纳米催化剂（nanocatalysts）被广泛的应用于燃料电池、催化转化器和加氢反响等范畴。但是，表征不同成分的三维（3D）原子和化学摆放，以及由催化反响驱动的结构重构，还很困难。

　　（1）原位和环境透射电子显微镜（TEM）能够对气/液相反响中纳米催化剂的部分非均相结构能够进行成像，但图画分辨率和比照度还不够高。

　　（2）扫描TEM（STEM）和TEM是挑选的办法，大范围的使用在表征真空中纳米催化剂的结构和组成。但是，无论是原位透射电镜仍是环境透射电镜，以及高分辨率S/TEM，都只能供给3D纳米催化剂的2D投影图画。

　　（3）现在，原子电子断层扫描（AET）是仅有能够分辨出单个纳米颗粒的一切3D原子方位的试验办法。

　　基于此，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）缪建伟教授、黄昱教授和Philippe Sautet教授（一起通讯作者）等人报导了使用原子电子断层扫描（AET）确认了用于电化学氧复原反响（ORR）的PtNi和Mo-掺杂PtNi纳米催化剂的3D原子结构。

　　（1）作者将试验原子结构作为密度泛函理论（DFT）核算-练习的机器学习（ML）的输入，以辨认纳米催化剂的活性位点。经过一系列剖析结构与活性的联系，作者构建了一个称为部分环境描绘符号的方程，该方程平衡了应变和配体效应，然后供给了对ORR活性位点的物理和化学了解。

　　（2）经过确认线D原子结构和化学组成，结合ML，改变了对催化剂活性位点的根本了解，并辅导合理规划最佳纳米催化剂。

　　作者选用高效的一锅法，在炭黑/纳米管（C/CNT）上合成了不同Ni浓度的PtNi合金和Mo-掺杂PtNi（Mo-PtNi）纳米催化剂。在0.9 V下，PtNi和Mo-PtNi的ORR活性分别为4.8和9.3 mA cm-2。大多数纳米颗粒呈现八面体形状，但这些纳米催化剂中呈现不同程度的外表凹度、结构无序和化学无序。Mo掺杂剂增加了外表的凹凸度和结构的无序性，一起保留了更多的亚外表Ni原子。

　　经过比较OH结合能（BEOH）与Pt(111)的参阅OH结合能，作者得到了17985个外表Pt位点的ORR活性。11种纳米催化剂的均匀比活度与电化学丈量效果符合，证明了使用DFT-练习的ML能够鉴别出试验3D原子坐标的ORR活性。比照11种PtNi和Mo-PtNi纳米催化剂外表Pt位点的ORR活性图，作者发现外表Pt位点的ORR活性有几个数量级的改变。大多数外表Pt位点具有较低的催化活性，仅有一小部分高活性位点。PtNi和Mo-PtNi纳米催化剂上六个有代表性的高活性位点，每个位点都表现出不同的3D部分环境。因而，3D部分原子环境的定量表征关于了解纳米催化剂的活性位点至关重要。

　　缪建伟，1991年结业于杭州大学物理系，1994年缪建伟博士在中国科学院取得硕士学位。1999年在美国纽约州立大学取得物理学博士学位。缪建伟博士是在三维衍射显微剖析方面的美国闻名学者和专家，学术效果明显，他于1999年在不必晶体的情况下就怎么样做X光结晶学剖析方面，做出了开创性的试验作业。2000年至2004年在美国斯坦福大学线性加速器中心任职，现于美国加州大学洛杉矶分校物理系任教。

　　黄昱，纳米资料学专家，美国加州大学洛杉矶分校资料科学与工程系教授、博士生导师。2009年取得美国“青年科学家总统奖”；2010年取得美国国立卫生研究院创新奖；2018年取得美国国家科学基金会特别构思奖。