金属氢化物中氢原子的位置决定了材料的结构稳定性及其在储氢、催化和能源转化等领域的性能。然而,由于氢原子对 X 射线散射能力弱,其精确定位通常依赖中子衍射等大型装置实验,获取成本高、适用范围有限,成为制约相关研究的重要瓶颈。

针对这一问题,研究团队提出了一种无需中子衍射数据的氢原子快速定位方法(HALOM)。该方法仅基于常规单晶 X 射线衍射获得的金属骨架结构信息,即可在数秒内准确预测金属氢化物纳米团簇中氢原子的稳定占位。系统对比结果表明,HALOM 方法在预测精度和计算效率方面均优于现有主流策略,并能够在多个体系中给出能量更低、结构更合理的氢原子构型。
该研究为金属氢化物结构解析提供了一种高效、通用的新技术路径,显著降低了氢原子精确定位对实验条件的依赖。值得注意的是,该方法并不依赖于特定元素或体系参数,具有良好的可扩展性和迁移潜力,未来有望进一步推广至含锂材料及其他轻元素体系的结构解析中,为新型能源材料与功能材料的理性设计提供有力工具。
该工作通讯作者为重庆大学唐青、贵州师范大学黄周、华南师范大学罗琼和华南农业大学孟露明等合作完成。相关成果以“HALOM Method: An Efficient and Accurate Neutron Diffraction‐Independent Approach for Determining Hydrogen Locations in Metal Hydride Nanoclusters”为题,发表在国际化学顶级期刊Angewandte Chemie International Edition,并被编辑选为 Hot Paper。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202523160