4月24日,物理与电子工程学院王胜雨博士在《Communications Chemistry》期刊(中科院I区TOP)上发表了题为“Ultrafast metal-to-ligand electron transfer driven by bond shortening revealed through dual-edge computational X-ray spectroscopy ”(https://www.nature.com/articles/s42004-026-02024-4)的研究论文。王胜雨为论文第一作者,济宁学院为第一单位,南京理工大学花伟杰教授为通讯作者。
理解化学反应过程中的电子流动是超快化学研究的基础,这在涉及复杂电子与原子核动力学耦合的过渡金属配合物中尤为重要。本项研究以典型的CuO2+体系为基础,采用了一种同时模拟氧 K 边(O K-edge)和铜 L 边(Cu L-edge)X射线吸收光谱的双边理论计算策略。研究表明,对称的 Cu-O 键缩短会驱动金属到配体的电子转移,从而实现体系从Cu(I):O2向Cu(II):O2•−的转变。此外,结合玻恩-奥本海默分子动力学(BOMD)模拟,该工作进一步捕捉了由热波动驱动的构型转变过程,并揭示了氧 K 边光谱可作为探测 Cu-O 键长波动的极佳灵敏探针。

长期以来,通过解释复杂的光谱数据来识别瞬态中间体和电子转移机制一直是一项科学挑战。本研究通过引入易于解析的配体 K 边光谱来解码复杂的金属 L 边光谱,成功建立了一套通用的双边光谱解码协议。该研究巧妙结合了静态势能面扫描的统计平均优势与动态轨迹模拟的随机事件追踪能力,不仅为超快X射线实验中的结构演化提供了明确的理论解释,也为催化与能源科学领域中在原子尺度上绘制电子流动轨迹提供了可靠且稳健的理论框架。
本研究得到了济宁学院"百名卓越人才计划"、国家自然科学基金等项目的资助。
(撰稿:王胜雨 图片:王胜雨 审核:岳现房 责编:孟凡华)