近日，我校材料科学与工程学院张军教授团队与石油工程学院徐加放教授、宾夕法尼亚大学Joseph S. Francisco教授、内布拉斯加大学林肯分校曾晓成教授合作，在天然气水合物基础理论研究方面取得重要进展，相关研究论文《探秘甲烷水合物成核路径》（Unraveling nucleation pathway in methane clathrate formation）在Proc. Natl. Acad. Sci. USA（PNAS, 美国国家科学院院刊）上发表。课题组2019级博士生李力文为第一作者，宾夕法尼亚大学博士后钟杰为共同第一作者。张军教授、徐加放教授、Joseph S. Francisco教授和曾晓成教授为共同通讯作者，中国石油大学（华东）为第一署名单位。

由于水合物成核过程具有时间、空间的不确定性，且成核现象发生在微纳尺度，因此，水合物成核机理的研究面临极大挑战。目前，尽管一些国际知名学者提出了几种成核机制假说，解释了部分成核规律和现象，但仍然存在成核路径不明确、成核驱动力不清晰、成核时间难以理论预测等问题。鉴于此，该研究通过分子动力学模拟和先进采样技术相结合的方法，发现了甲烷水合物成核存在特定的演化路径，识别了该演化路径中的关键结构, 并进一步通过分析关键结构的来源，明确了水合物成核的驱动力，并首次提出了水合物成核的“hydration layer compression/shedding”（水化层压缩/剥离）机制，为从微观尺度预测成核时间及临界核大小提供了思路。审稿专家对成果给予了高度评价，一致认为该原创性理论研究加深了对天然气水合物形成的认知，推进了天然气水合物成核理论的发展。

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 论文链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/09/16/2011755117