了解亚纳米催化剂的性能，以及催化剂处理和暴露在光谱探针分子中如何改变其结构，需要在工作条件下进行准确的结构测定。实验缺乏同步的时间和空间分辨率，可能会改变结构，类似的挑战阻碍了第一性原理计算回答这些问题。
有鉴于此，美国特拉华大学的Dionisios G. Vlachos和荷兰埃因霍芬理工大学Emiel J. M. Hensen等人，引入了一个多尺度建模框架，以在实验相关的时间尺度上跟踪亚纳米团簇的演变。
本文要点
1）使用多尺度动力学蒙特卡罗 (KMC) 模拟研究了实验相关条件下的结构演变。具体而言，研究了温度、CO 分压、金属负载和初始催化剂状态在实验相关时间尺度下对催化剂动力学的影响。选择在 CO 气氛中的 CeO2(111) 上的 Pd (n = 1-40) 作为案例研究，这是一种常用于汽车催化转化器的催化剂
2）CO 是多种化学中的反应物（产物），也是红外 (IR) 光谱学中最常见的探针分子。工作侧重于团簇的三维 (3D) 表示，而不是传统的 2D 投影。KMC模拟引擎采用了精确、高效和基于可转移机器学习(ML)的哈密顿函数(在DFT数据上训练)，以描述各种尺寸和位置的簇异构体的能量学和CO吸附。
3）研究表明，即使在室温下，烧结也在几秒钟内发生，并且主要是由自由能降低驱动的。它导致了动力学（远离平衡）冻结的准二维结构系综，这是一氧化碳化学吸附和红外实验所探测的。CO吸附使结构更平坦、更小。高温促使非常迅速的烧结向较大的，稳定/亚稳态的平衡结构发展，其中CO诱导二级结构的变化。
参考文献：
Wang, Y., Kalscheur, J., Su, YQ. et al. Real-time dynamics and structures of supported subnanometer catalysts via multiscale simulations. Nat Commun 12, 5430 (2021).
DOI: 10.1038/s41467-021-25752-8
https://doi.org/10.1038/s41467-021-25752-8
