本网讯（通讯员 谭聪聪）8月20日，材料科学领域国际知名期刊《Materials & Design》（中科院2区，五年平均影响因子IF5=9.1）在线发表了我校医学人工智能学院数学教研室朱本超博士团队题为“Decoding the Hydrogen Storage Signature of LaMgHₙ (n=1–24) Clusters: Atomic-Scale Insights for Rare-Earth Modified Magnesium Hydrides”的论文。我校是该论文的第一单位和第一通讯单位。朱本超博士为论文第一及共同通讯作者，我校鲍磊博士与湖北科技学院方文玉博士为共同第一作者，我校赵军博士与重庆大学曾路博士为共同通讯作者，我校邓平基博士，刘春景副教授和郭佳高级实验师全面参与本项研究。这一成果是该团队继2023年在《Journal of Materials Chemistry A》（中科院2区，TOP期刊，IF:11.45）发表单个镁原子（MgHₙ, n=1–20）的储氢性质成果后，在镁基团簇储氢计算领域取得的又一进展。

氢能的高效储存是实现可持续能源转型的关键。镁基储氢材料因容量高、资源丰富而备受关注，但其热力学稳定性过高、动力学缓慢等问题亟待解决。2023年，该团队曾发现单个镁原子（MgHₙ）具有“数敏性”储氢行为，拓展了传统MgH₂储氢的认知。为稳定这一高容量“储氢核”，该团队引入稀土镧（La）与镁构成La-Mg双原子体系，在原子尺度上探究稀土对镁基储氢的调控机理。

图. La-Mg双原子体系的储氢性质的研究

如上图所示，本研究基于第一性原理和全局结构搜索，对LaMgHₙ（n=1–24）体系进行了系统计算，获得三项核心发现：其一，La-Mg二聚体表现出刚性骨架和双金属协同吸附，氢原子均匀分布在La和Mg两侧，与已知的Sc-Mg体系形成对比；其二，体系稳定性呈现显著的奇偶振荡，奇数氢原子数（如LaMgH₅、LaMgH₇、LaMgH₁₇）因闭壳层电子构型而成为“幻数”结构，具有更高的稳定性和能隙；其三，团队建立了基于量子分子中的原子理论(QTAIM)的三层次储氢分类（锚定孤立H、锚定H₂、非锚定H₂），揭示出n≤16时所有氢均为有效储存，LaMgH₁₆理论容量达8.99 wt%，而n≥17后非锚定H₂出现，定义了该双原子体系的实用容量上限。

此项工作揭示了稀土镧对镁基储氢行为的原子尺度调控机制，为纳米结构或非晶态稀土改性镁氢化物的理性设计提供了理论指导。本研究主要受朱本超博士主持的湖北省自然科学基金项目(稀土掺杂镁团簇的洁能纳米材料研究)的资助。在该项目的支持下，2025年朱本超博士还以第一及共同通讯身份发表了两篇中科院二区高质量论文：《Inorganic Chemistry》（全球化学领域15本自然指数期刊之一）上的“Structural Evolution and Chemical Bonding in Rare-Earth Encapsulated Magnesium Clusters: A CALYPSO-Guided DFT Study of La₂Mgₙ and Lu₂Mgₙ (n=1–20)”，以及《Journal of Alloys and Compounds》（IF: 6.7）上的“LuMg9: Lutetium-doped magnesium nanoclusters in LuMgₙ (n=1–20) with high stability and excellent nonlinear optical properties”，进一步体现了团队在稀土-镁团簇计算领域的系统布局与持续产出能力。

近年来，在学校和学院政策与硬件支持下，团队持续在计算材料学及交叉领域产出高质量成果。此次进展进一步彰显了我校基础学科科研实力，也是学校推进高水平应用型大学建设的重要体现。团队将继续依托平台，为学校高质量发展和博士学位授予单位建设持续贡献力量。（一审聂秀  二审郑语晨  三审陈旭）

论文链接：

《Materials & Design》论文DOI: 10.1016/j.matdes.2026.116830

《Inorganic Chemistry》论文DOI:10.1021/acs.inorgchem.5c01199

《Journal of Alloys and Compounds》论文DOI:10.1016/j.jallcom.2025.181622