金属氢化物纳米团簇是配体保护金属纳米团簇中的重要分支，在催化、发光、能源转化等领域具有应用潜力。氢原子位置是理解其结构、稳定性和性能关系的关键因素，但由于氢原子对 X 射线散射弱，常规单晶 X 射线衍射难以准确给出氢位置；中子衍射虽然可靠，但受限于样品需求和测试资源，难以作为常规结构解析手段。因此，发展一种不依赖中子衍射、可推广、可操作的氢位置定位方法，是金属氢化物纳米团簇研究中的共性难题。

前期，团队引入了随机势能面行走结合神经网络势函数（SSW-NN）方法，实现了铜氢团簇中氢位置的高效预测，并初步验证了该方法在银、金及合金氢化物体系中的适用性（J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 10750-10757）。该工作为摆脱中子衍射依赖提供了新思路，但面向更多、更复杂的金属氢化物团簇，如何建立通用的氢定位流程，仍需进一步解决。本研究在前期工作的基础上，以 SSW-NN 方法为核心，将该方法拓展至目前实验已报道的 93 个不同类型体系，主要涵盖币族（铜、银、金及合金）氢化物团簇，并进一步拓展至过渡金属氢化物团簇和多金属氧酸盐体系，验证了该方法的普适性和高效性。在此基础上对氢配位规律进行了系统总结，特别是，该方法还可应用于氢数量的辅助确定，以及氢原子动态迁移路径的分析。

图1. 金属氢化物团簇通用氢定位工作流程

图2. 金属氢化物团簇氢数量的辅助验证

图3.氢化物迁移的途径与能量统计

围绕上述问题，研究团队主要取得以下四方面进展：

1、构建高效通用的氢位置定位工作流。在前期铜氢团簇研究基础上，本工作将 SSW-NN 方法进一步应用于更广泛的金属氢化物团簇体系，通过结构分区和配体简化策略，降低了复杂配体环境带来的训练和计算成本，提高了方法在不同金属组成和配位环境中的适用性，形成了可推广的氢位置定位通用工作流（图1）。

2、系统揭示氢位置分布规律。研究团队对已报道的93种金属氢化物团簇进行了系统分析，首次针对不同金属内核、合金组成和配位环境下氢原子的偏好配位环境开展全面统计和梳理，总结出具有普适参考价值的氢位置规律，为后续实验结构解析和理论建模提供了参考依据。

3、为氢数量确定提供理论判据。除了确定氢原子位置，该方法还可用于辅助判断团簇中的氢原子数量。对于质谱分辨率有限、氢信号较弱或中性团簇难以准确表征等情况，该工作流可通过比较不同氢数量构型的稳定性和对称性，为实验中的氢数量判定提供理论参考（图2）。

4、阐明氢原子动态迁移路径。 研究团队还利用该方法分析了金属氢化物团簇中的氢迁移过程，发现表面迁移是氢原子流动的主要路径，为理解金属氢化物团簇在储氢、催化等过程中的氢动态行为提供了新的理论认识（图3）。

总体而言，这项研究增进了对纳米团簇中氢化物行为的基础理解，并提供了一个可靠的预测工具，用于指导纳米材料的合成与结构表征。

上述研究成果以“General workflow for localizing hydrides in metal nanoclusters by combining stochastic surface walking with neural-network potentials”为题发表在《Nature Communications》上，并入选Nature Communications Editors’ Highlights专栏。青岛能源所联合培养硕士生王壮、博士生房聪为文章共同第一作者。兰州化物所丁玉晓研究员、同济大学马思聪教授以及青岛能源所孙晓岩研究员为文章共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-72966-9

Zhuang Wang#, Cong Fang#, Lili Zhang, Wenshuai Zhu, Yuxiao Ding*, Sicong Ma*, Xiaoyan Sun*. General workflow for localizing hydrides in metal nanoclusters by combining stochastic surface walking with neural-network potentials. Nat. Commun. 2026, 17, 4513.