記者27日從西湖大學獲悉，該校人工光合作用與太陽能燃料中心王濤副教授團隊通過自主研發的多尺度動力學模擬平台MuKiP，在計算機裡准確模擬了真實的催化反應，成功揭示電催化三相界面跨尺度過程的復雜耦合機制。

　　“目前已有大量理論研究在原子分子層面有效模擬了電極表面上的催化反應機理。這類計算可以精細到幾十甚至上百個原子，但真實的電化學反應遠比其復雜。”王濤介紹，如果僅按預先設定的初始反應條件進行理論計算，獲得的模擬結果可能與真實電化學反應大相徑庭。

　　研究團隊希望融合電化學恆電勢、微觀動力學以及連續介質傳輸模型等不同尺度的理論模擬，搭建一套耦合多尺度反應過程的計算程序，在計算機中准確推演真實電化學反應。

　　通過重新設計程序架構，他們構建了約15000行核心代碼且涵蓋模塊化架構的MuKiP平台，並提出了取樣—擴展算法。利用該算法，計算機不必每次都從頭猜起，而是利用已有結果，幫助附近的點進行求解。測試顯示，其計算速度達到傳統方法的5至22倍，而且所有測試點均成功求解。

　　團隊以金屬電極為模型體系，系統模擬了不同條件下的催化反應性能，並與已有實驗數據進行比較。結果顯示，模擬得到的電流變化、產物選擇性等信息，與實驗結果在定性上保持一致。

　　研究團隊計劃進一步擴展這個多尺度模擬平台的功能，將電極結構、陰離子交換膜中的離子傳輸、流動的電解液等都納入模擬框架。王濤希望，未來面對一種催化劑，研究者不必完全依靠一次次實驗摸索，就能通過該平台找到影響其表現的關鍵因素，從而幫助科學家判斷下一次實驗應該怎樣做。（記者劉園園）