了解材料和化学物质之间的相互作用对于工程师来说至关重要，因为这有助于他们确定材料在日常生活和全球应用中的最佳用途。

论文提出了一种理解材料如何与氢相互作用的新方法

金属氧化物是一种金属和氧的二元材料，因其在能源存储、生产和转换方面的重要性而引起了研究人员的极大兴趣。为了进一步实现这些可能性，匹兹堡大学斯旺森工程学院的一个团队确定了一种观察氢和金属氧化物如何相互作用的新方法。

斯旺森学院副教授兼二百年校友教员GiannisMpourmpakis解释说：“从光谱学到催化，许多实验技术都被用来理解这种现象。”“这些方法确实提供了材料如何与化学物质相互作用的多方面视角，但它们可能成本高昂且耗时。”

Mpourmpakis和他的团队依靠他们的计算建模和机器学习方法来有效取代传统的科学研究试错方法。他们的虚拟反应模型准确地预测了当氢插入不同金属氧化物中时会产生什么电化学条件。

Mpourmpakis说：“更大的影响是，像这项工作中开发的模型(考虑到材料的局部和全局几何形状)可以找到从能量存储到催化和化学品生产的多种应用。”“任何对材料结构敏感的应用都可以使用该模型来开发结构-性能关系并识别具有所需性能的材料。

“更重要的是，计算模型使我们能够以低得多的成本安全有效地测试和验证大量材料，并取得巨大成功，其他研究人员可以进一步追求。”

皮特斯旺森学院此前曾发表过关于材料过去如何与其化学环境相互作用的研究。2022年5月，同一团队领导的研究开始创建基于氧化钨和类似化合物的新型可持续催化剂。该项目使用计算模拟来了解氧化钨如何在分子水平上与氢相互作用，并通过实验室实验验证了研究结果。

论文“全局和局部连通性描述了金属氧化物中的氢和插层”最近发表在《物理评论快报》上。