邱政超 Cheng-Chau Chiu

以跨尺度動力學模型探討化學現象

本人近年的研究聚焦於開發計算化學中使用的動力學模型，以解決微觀分子尺度能量數據難以直接對應到實驗中巨觀可觀察量的挑戰。雖然傳統分子動力學方法可以處理這些問題，但往往因為計算成本過高，難以描述較大的系統與較長時間尺度。為此，本實驗室開發了一套動力學蒙地卡羅 (kinetic Monte Carlo, kMC) 程式。此方法將分子的振動與具體化學反應分開處理，透過把反應視為隨機過程，從而利用相對低的計算成本模擬較大的化學體系與較長的時間尺度。利用此方法，我們首先探討了MoS2催化劑表面的硫缺陷結構如何隨著時間擴散與重組。此現象與催化劑的老化密切相關，研究結果讓我們能更深入解析催化劑的失活機制。其次，同樣的模擬技術也用於探討混合氣體在孔洞材料中的擴散以及分離機制。此外，也利用第一原理微動力學模型模擬了單醣結構在質譜中解離反應所形成的訊號，藉此協助開發鑑定寡醣結構的質譜技術。

計算化學是現代化學中發展最迅速的領域之一。上述研究不僅展示了跨尺度模擬在解析化學現象上的威力，我更深信這些工作能推動計算化學的發展，使其在未來具備足夠的預測力以有潛力取代繁複的實驗測試，成為材料與化學反應設計的核心工具。