我校物理工程学院、河南省量子功能材料国际联合实验室李顺方教授与橡树岭国家实验室、田纳西大学、中国科学大学的科学家合作，在过渡族金属纳米团簇的生长机制和稳定性原理方面取得重要进展。研究成果以“Stacking Principle and Magic Sizes of Transition Metal Nanoclusters Based on Generalized Wulff Construction”发表在近期出版的Physical Review Letters（http://prl.aps.org/pdf/PRL/v111/i11/e115501）上。Physical Review Letters是物理学领域中最具影响力的杂志，通常只发表高度原创性且对整个物理学领域有重要贡献的成果。

纳米团簇由于其独特的物理化学性质和相关应用已成为纳米科学领域的研究热点。象电子在原子轨道上填充一样，纳米团簇的稳定性表现出“幻数”特征。但到目前为止，还没有一个很好的理论来解释过渡族金属团簇的幻数机理，虽然目前人们往往求助于一百多年前已经建立起来的经典Wulff Construction定则来预测过渡族金属团簇结构：按照Wulff Construction定则，一个团簇所对应的基态几何结构要求其表面能或表面积最小化。然而在纳米尺度下，过渡族金属团簇表面能（表面积）最小化这一经典图像是否仍然成立，是一个并没有被认真检验过的问题。李顺方教授与其合作者采用第一性原理计算方法证明，在纳米尺度下，由于团簇边棱原子d电子的居域化，经典Wulff Construction定则需要推广到强调团簇总棱长或总棱能量最小化，而非团簇总面积或总表面能最小化，才能正确地得到过渡族金属团簇的基态结构。另外，按照他们提出的Generalized Wulff Construction Principle，过渡族金属团簇真正的幻数是应该是一些偶数，并非是在经典Wulff Construction定则框架下所普遍认为的奇数。这一新发现成功解决了过渡族金属团簇的原子堆积原理和幻数特征这一重要的科学问题，其正确性被最近的一些实验工作所直接验证，该成果被期望能够对纳米功能型材料制备和高效纳米催化剂的设计等相关领域产生重要的影响。

    李顺方教授近年来主要从事于纳米团簇科学、清洁能源等领域的研究工作，先后获得了了国家自然科学青年基金、国家自然科学基金项目、河南省科技杰出青年基金等的资助，在国际主要期刊上发表了学术论文近30篇。

    由霍裕平院士任主任的河南省量子功能材料国际联合实验室成立于2011年12月，实验室以低维物理和量子功能材料为主要研究方向，开展了量子功能材料特性的计算模拟与设计研究。实验室注重高水平、前瞻性成果的产出，取得丰硕的成果。今年已有两篇论文以郑州大学为第一单位发表在Physical Review Letters 上。

（供稿：饶凤飞）