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在全球尺度上，大氣氣溶膠成核對(duì)云凝結(jié)核的貢獻(xiàn)將近一半，因此對(duì)全球氣候變化有重要影響。在特定條件下，成核后的氣溶膠粒子會(huì)生長(zhǎng)至霾。盡管大氣氣溶膠成核對(duì)氣候變化，空氣質(zhì)量以及人體健康具有重要意義，然而由于大氣成核前體物種類繁多，對(duì)大氣氣溶膠成核機(jī)制的理解仍然缺乏準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)理解。
由于大氣氣溶膠成核的稀有事件性質(zhì)，現(xiàn)有分子力場(chǎng)的非反應(yīng)性和從頭算的高計(jì)算成本阻礙了對(duì)大氣氣溶膠成核動(dòng)力學(xué)的理解。因?yàn)榉枪矁r(jià)氫鍵橋接的成核分子團(tuán)簇具有寬尺寸范圍和勢(shì)能面高維特性，開發(fā)用于成核分子團(tuán)簇的反應(yīng)性分子力場(chǎng)極具挑戰(zhàn)。在這里，研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)普適性的工作流。通過(guò)訓(xùn)練基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確反應(yīng)性分子力場(chǎng)，并進(jìn)一步將基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-分子力場(chǎng)的分子動(dòng)力學(xué)所得到的碰撞速率系數(shù)與團(tuán)簇動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行耦合。研究發(fā)現(xiàn)，之前文獻(xiàn)報(bào)道的大氣酸堿成核速率往往被嚴(yán)重低估，尤其是在中國(guó)復(fù)合污染條件下。該工作為大氣氣溶膠成核模擬最終走向全從頭算指明了研究方向。
這項(xiàng)研究由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)完成，相關(guān)成果以“Towards fully ab initio simulation of atmospheric aerosol nucleation”為題發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》(Nature Communications)上。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院特任副研究員姜帥為本文的第一兼通訊作者。該項(xiàng)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金經(jīng)費(fèi)的資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33783-y
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