結(jié)合無監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)算法，從數(shù)萬張譜圖中快速識(shí)別并篩選出催化劑重構(gòu)過程中涉及的關(guān)鍵主成分。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《自然-通訊》。

精準(zhǔn)追蹤催化反應(yīng)過程中活性中心結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)演化，對(duì)于解析催化劑活性增強(qiáng)機(jī)制至關(guān)重要。然而，常規(guī)原位X射線譜學(xué)技術(shù)通常在分鐘到秒量級(jí)時(shí)間尺度內(nèi)探測(cè)催化劑的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)變化，難以有效捕捉具有高度動(dòng)態(tài)和快速演化特性的非平衡態(tài)結(jié)構(gòu)信息，嚴(yán)重制約了對(duì)催化機(jī)理的深入理解。為此，亟需發(fā)展具備高時(shí)間分辨能力的原位X射線譜學(xué)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)非平衡態(tài)過程的實(shí)時(shí)、高精度追蹤。

此外，隨著時(shí)間分辨率的提升，實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的海量且復(fù)雜的譜學(xué)數(shù)據(jù)使得傳統(tǒng)依賴人工解讀的方式變得愈發(fā)困難。因此，開發(fā)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的先進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高效處理、精準(zhǔn)挖掘與深度分析，顯得尤為迫切。

記者了解到，姚濤團(tuán)隊(duì)與上海同步輻射光源動(dòng)力學(xué)線站合作，利用色散彎晶與位敏探測(cè)器，成功實(shí)現(xiàn)了無機(jī)械運(yùn)動(dòng)干擾的高精度、高穩(wěn)定性毫秒級(jí)時(shí)間分辨全譜采集。針對(duì)該技術(shù)特點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)自主研制了適用于電催化體系的原位裝置，深入研究了鎳鐵氫氧化物在電催化析氧反應(yīng)中的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)過程。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法的深度解析，首次在毫秒時(shí)間尺度捕捉到鎳鐵氫氧化物在脫質(zhì)子過程中關(guān)鍵中間體的特征結(jié)構(gòu)信息。

此研究不僅展示了能量色散X射線吸收譜技術(shù)在捕捉非平衡態(tài)結(jié)構(gòu)研究中的巨大潛力，也凸顯了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法在復(fù)雜體系解析中的重要作用。

大皖新聞?dòng)浾? 魏鑫鑫

編輯 張大為