香蕉视频

近日，香蕉视频 李全教授团队在非平衡固液界面模拟方面取得新进展。相关研究成果以“Atomistic Origin of Non-Equilibrium Surface Restructuring on Copper under Pulsed Potentials”为题，于2026年8月26日在线发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。

非平衡固液界面广泛存在于电化学、腐蚀和界面相变等过程中。在外界驱动下，界面不仅会发生粒子交换，还往往伴随着溶剂重排和固体结构重构等过程，使界面持续处于动态演化之中，难以由单一平衡结构描述。因此，如何在原子尺度追踪固液界面的非平衡演化路径，是模拟这类体系面临的重要问题。

针对这一问题，研究团队发展了平行演化巨正则蒙特卡洛/分子动力学方法（PE-GCMC/MD）。该方法从当前界面状态出发，同时构建多个可能的演化分支，各分支分别经过分子动力学演化，再依据巨正则统计权重选择后续结构，从而实现对不同非平衡演化路径的并行探索。研究团队以脉冲电势驱动的铜–水界面氧化还原重构为例，将恒电势机器学习势与巨正则粒子交换相结合，使界面组成与原子结构能够在外加电势作用下协同演化。基于这一方法，研究团队揭示了铜表面的“脱氧—塌缩”重构机制：氧化过程中，氧逐步进入铜晶格并引起晶格膨胀；在随后的还原过程中，晶格氧持续脱除，并伴随铜晶格的收缩与重排，进而形成富空位、低配位的瞬态非平衡结构。

该研究进一步表明，在动态外场驱动下，固液界面的结构状态不能简单由单一平衡结构表征，而是在一系列瞬态非平衡构型之间持续演化。界面的当前状态不仅取决于所处的外界条件，还受到此前演化历史的影响，从而呈现明显的路径依赖特征。PE-GCMC/MD通过并行探索不同组成和结构状态下的可能演化路径，为描述这类非平衡固液界面提供了新的原子模拟框架。该方法有望进一步拓展至腐蚀、界面相变及其他外场驱动的固液界面过程，深化对非平衡固液界面动态演化机制的认识。

图1. PE-GCMC/MD模拟脉冲电势驱动铜表面非平衡重构的示意图

论文第一作者为香蕉视频 2024级博士研究生田玉苗，通讯作者为香蕉视频 李全教授。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目资助。

全文链接：

//doi.org/10.1021/jacs.6c09411