名人介绍
Manos Mavrikakis，美国威斯康星大学麦迪逊分校化学与生物工程系教授，计算表面科学和催化（CSSC）研究团队首席科学家，加州大学伯克利分校化学系Miller客座教授。现任《Surface Science》总主编，《AIChE Journal》,《ACS Catalysis》，《ChemPhysChem》，《Catalysis Today》，《Surface Science Reports》等国际著名催化能源与表面科学期刊编委。
其获得的头衔和荣誉包括但不限于Gabor A. Somorjai催化创新研究奖（2019），美国真空学会Fellow（2016），美国科学促进会（AAAS）Fellow（2014），美国物理学会（APS）Fellow（2013），2000-2010全球Top 100化学家（2011，汤姆森-路透社评）等。
其团队的研究方向为基于第一性原理电子结构计算的原子尺度材料设计，包括燃料电池催化电极，双金属催化，烃的选择性氧化以及新型低温和环境友好催化方法的开发。据最新Google Scholar统计，M. Mavrikakis教授总H-index为77，其工作总被引次数超过3.1万次。
2020年至今，Manos Mavrikakis教授团队及其合作者共发表近20篇文章。由于篇幅所限，本文仅选取其中5篇做精要解读。同时，文末也会列举教授经典高被引工作及其原文链接供感兴趣的老师和同学参考学习。由于小编水平有限，不科学之处敬请留言指正。
1.ACS Catal. :单原子催化ORR的基于第一性原理计算的微观动力学分析
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acscatal.0c01642
石墨烯基单原子催化剂是燃料电池应用中铂基催化剂的很有希望的替代品。不同的过渡金属已经用电子结构方法在最常见的基元反应步骤中通过估计起始电位进行了筛选。最近，美国威斯康星大学麦迪逊分校化学与生物工程系ManosMavrikakis教授和Thomas Kropp教授团队通过第一性原理的微动力学分析，计算了嵌入在非取代石墨烯双空位中的金属原子的氧还原反应的起始势。他们发现，对于更多的亲氧金属(铬、铁、锰和钌)，纯热力学模型系统性地低估了起始电位。此外，亲氧金属(铬、铁、锰和钌)在反应条件下被氧化，与它们的还原态相比，导致活性增加。重要的是，共吸附的OmHn物种积极参与反应，这需要对旁观物种进行动态处理。这些发现强调了电催化过程热力学分析的局限性，其通常假设每种金属都有相同的氧化态，并表明计算和实验起始电位之间的偏差不能仅仅归因于电子结构方法的缺点。（本文共同一作：Michael Rebarchik, Saurabh Bhandar）2.ACS Appl. Mater. Interfaces：计算化学助力设计检测敏感性神经毒剂的传感器
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.0c05777
神经毒剂（Nerve Agents, NAs）易于生产且具有致命性，因此对社会构成了巨大威胁，这使得开发检测、吸附和销毁神经毒剂的方法变得至关重要。最近，Manos Mavrikakis教授团队报道了使用第一性原理计算来理解金属盐表面上的NAs和NA模拟物的结合性质。他们用DFT计算了金属高氯酸盐和金属硝酸盐上的四种NAs模拟物(塔崩 (GA)、沙林(GB)、梭曼(GD)和有毒的X (VX))和五种NA模拟物(甲基膦酸二甲酯(DMMP)、氯磷酸二甲酯(DMCP)、磷酸三甲酯(TMP)、二氯磷酸甲酯(MDCP)和甲基膦酸二异丙酯(DIMP))的吉布斯自由能。他们的结果表明，在金属盐表面的结合强度的NAs和NA模拟物的一般趋势:MDCP < DMCP < GA < G D≈GB < TMP < VX≈DMMP < DIMP。基于它们在盐表面上的结合特性，他们为每一个研究的纳米结构确定了最有效的模拟物，如下:DMCP代表GA，TMP代表GB和GD，DMMP代表VX。为了说明在研究中计算的结合能的效用，我们基于金属盐上NAs和液晶化合物的竞争性结合的NAs传感器的设计。他们将计算结果与以前的实验结果进行了比较，并提供了一系列有希望的液晶和金属盐系统的组合，以选择性和灵敏地检测NAs。他们的研究强调了计算化学在设计选择性和敏感性神经毒素传感器方面的巨大价值，同时最大限度地减少了涉及神经毒素的非常危险的实验数量。（本文第一作者：Jake Gold）
3.Mater. Today:【实验+计算】对ORR有强活性和耐久性的晶面控制的Pt-Ir纳米晶体
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136970211930865X
由铂铱合金制成的纳米晶体是氧还原反应的很有潜力的催化剂，但是对其表面原子结构缺乏控制阻碍了其催化性能的进一步优化。最近，来自佐治亚理工学院的夏幼南教授团队和威斯康星大学麦迪逊分校的Manos Mavrikakis团队合作首次报道了一类基于Pd@Pt-Ir纳米晶体的高活性和耐久的有机还原催化剂，其晶面得到了很好的控制。表面平均有1.6个Pt4Ir合金原子层，纳米晶体可以制成立方体、八面体和二十面体形状，分别呈现出Pt–Ir { 1 0 0 }、{1 1 1}和{1 1 1}加孪晶界。Pd@Pt-Ir纳米晶体不仅表现出面相关的催化性能，而且相对于商业Pt/C和它们的Pd@Pt对应物，还表现出显著增强的活性和耐久性。其中，Pd-Pt-Ir合金表现最佳，质量活度为1.88 A mgPt-1。密度泛函理论(DFT)计算将Pd@Pt-Ir纳米晶体的高活性以及这些活性的面依赖性归因于相对于清洁的Pd@Pt表面，在相关的OH*覆盖下O*和OH*更容易质子化。DFT计算还表明，在Pt晶格中引入Ir原子会破坏表面的OH-OH相互作用，从而提高Pt的氧化电位，大大提高催化耐久性。（本文共同第一作者：Jiawei Zhu, Ahmed O. Elnabawy）
4.J. Catal. : 基于DFT探究应变对石墨烯薄膜反应性的影响
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.07.030
最近，来自威斯康星大学麦迪逊分校的Manos Mavrikakis和Thomas Kropp教授合作用密度泛函理论研究了应变对原子种类(氯、氢、氮和氧)在原始和氮掺杂石墨烯上吸附的影响。他们发现，应变可以作为一种有效的手段来控制石墨烯的反应性。膨胀应变通过破坏石墨烯p轨道的稳定性来增加表面反应性，这类似于在拉伸金属表面观察到的d带中心的移动。然而，压缩应变导致在脊位置（ridge sites）强烈结合原子种类的纳米夹（nanoripples）的形成，这从根本上不同于在压缩金属表面上的吸附。因此，尽管纳米带石墨烯仍可用于热催化或气体存储应用，但只有膨胀应变可用于改变石墨烯的催化性能，以用于电催化应用。他们还发现，具有不同吸附模式(例如单齿或双齿吸附)的吸附物种对应变的响应不同，这可以用来规避线性标度关系的限制。这些见解也可能对石墨烯基单原子催化剂的开发有帮助，而这样的催化剂最近已被应用于HER、ORR和氧化催化等反应。
5.ACS Catal.: 基于DFT、反应动力学实验和微观动力学模拟Pt催化剂上甲酸气相分解的反应机理探究
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.9b05424
最近，Manos Mavrikakis教授团队用周期密度泛函理论(DFT，PW91GGA)计算、反应动力学实验和平均场微观动力学模型结合确定在Pt/C催化剂上甲酸(FA，HCOOH)气相分解的反应条件下活性位点的性质。微动力学模型使用从纯Pt(100)和Pt(111)导出的DFT，需要大的参数调整来再现实验测量的表观活化能和反应级数。此外，这些模型预测吸附的CO*的高表面覆盖率，这与清洁表面上的DFT计算中活性位点的环境不一致。因此，他们在部分CO覆盖的(4/9单层, ML) Pt(111)和Pt(100)上重新计算了整个反应网络的DFT。由此产生的微动力学模型，其热化学和动力学明显依赖于CO的覆盖，除了在CO覆盖方面是自洽的外，还能够再现实验确定的活化能和反应级数。他们的结果表明，在典型的反应条件下，Pt(100)可能被CO中毒，并且对实验观察到的反应性没有显著贡献。相反，他们发现Pt(111)更能代表Pt/C催化剂上脂肪酸分解反应的活性中心。在4/9 ML CO*覆盖的Pt(111)上的优化模型表明，该反应通过COOH*中间体发生，并且旁观者CO*辅助途径在反应条件下起重要作用。这项研究强调了旁观者物种对催化反应的能量学和机理的重要性，以及他们在开发一个模型中的关键作用，该模型能更好地解决实际催化反应条件下活性位点的性质。（本文第一作者：Saurabh Bhandari）
Manos Mavrikakis教授及其合作者高被引工作汇总：(仅统计被引大于1000次)
[1] Alayoglu, S., A. U. Nilekar, M. Mavrikakis, and B. Eichhorn. "Ru-Pt Core-Shell Nanoparticles for Preferential Oxidation of Carbon Monoxide in Hydrogen." Nat Mater 7, no. 4 (Apr 2008): 333-8. https://dx.doi.org/10.1038/nmat2156. （被引1216次）[2] Chen Chen, et al. "Highly Crystalline Multimetallic Nanoframes with Three-DimensionalElectrocatalytic Surfaces." Science 343, no. 6177 (2014): 1339-43. （被引1727次）[3] Greeley, J., and M. Mavrikakis. "Alloy Catalysts Designed from First Principles." Nat Mater 3, no. 11 (Nov 2004): 810-5. https://dx.doi.org/10.1038/nmat1223. （被引1001次）[4] Lopez, N. "On the Origin of the Catalytic Activity of Gold Nanoparticles for Low-Temperature Co Oxidation." Journal of Catalysis 223, no. 1 (2004): 232-35. https://dx.doi.org/10.1016/j.jcat.2004.01.001. （被引1179次）[5] M. Mavrikakis, B. Hammer, and J. K. Nørskov. "Effect of Strain on the Reactivity of Metal Surfaces." Phys. Rev. Lett. 81, no.13 (1998):2819. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.81.2819（被引1804次）[6] Nørskov, J. K., T. Bligaard, A. Logadottir, S. Bahn, L. B. Hansen, M. Bollinger, H. Bengaard, B. Hammer, Z. Sljivancanin, M. Mavrikakis, Y. Xu, S. Dahl, and C. J. H. Jacobsen. "Universality in Heterogeneous Catalysis." Journal of Catalysis 209, no. 2 (2002): 275-78 .https://dx.doi.org/10.1006/jcat.2002.3615. （被引1100次）[7] Zhang, Junliang, Miomir B. Vukmirovic, Ye Xu, Manos Mavrikakis, and Radoslav R. Adzic. "Controlling the Catalytic Activity of Platinum-Monolayer Electrocatalysts for Oxygen Reduction with Different Substrates." Angewandte Chemie 117, no. 14 (2005): 2170-73. https://dx.doi.org/10.1002/ange.200462335. （被引1189次）
（数据来源：Google Scholar 数据截止日期：2020/08/23）本文主要介绍了美国威斯康星大学麦迪逊分校化学与生物工程系教授，国际能源催化和表面科学第一性原理计算领域大牛—Manos Mavrikakis教授以及他和他的合作者部分最新的和经典的高被引工作。
做计算，学计算，请认准唯理计算
——您身边更值得信赖的计算团队
唯理计算可以提供计算服务、培训课程、超算租赁、服务器配置采购等，有需要的小伙伴，可以联系：做计算，学计算，就找唯理计算，唯理计算和您在一起!
小福利：
针对模拟计算我们有专门的沟通群，想进群的小伙伴加微信
17812574221
备注：模拟计算进群
群里可以和老师一起探讨问题，老师也会帮助解答问题的哦~