【本站訊】徐加放教授與材料科學與工程學院張軍教授、賓夕法尼亞大學Joseph S. Francisco教授、內布拉斯加大學林肯分校曾曉成教授合作，在天然氣水合物基礎理論研究方麵取得重要進展，相關研究論文《探秘甲烷水合物成核路徑》（Unraveling nucleation pathway in methane clathrate formation）在Proc. Natl. Acad. Sci. USA（PNAS,美國科學院院刊）上發表。我院海洋油氣工程2016級研究生李力文為第一作者，徐加放教授、張軍教授、Joseph S. Francisco教授和曾曉成教授為共同通訊作者，中國石油大學（華東）為第一署名單位。

天然氣水合物儲量豐富，廣泛分布於深海沉積物或陸域的永久凍土中。因其外觀像冰一樣且遇火即可燃燒，所以又被稱作“可燃冰”。由於其資源密度高，全球分布廣泛，因此具有極高的資源價值，是油氣工業界長期關注的熱點。多年來，科研工作者致力於天然氣水合物形成、置換以及調控機理的探索，這些研究為天然氣水合物的勘探開發、儲存以及輸運提供了重要的理論指導，其中水合物的成核過程作為其形成及開發最為關鍵的步驟，更是聚焦了科學界廣泛的關注。

由於水合物成核過程具有時間、空間的不確定性，且成核現象發生在微納尺度，因此，水合物成核機理的研究麵臨極大挑戰。目前，盡管一些國際知名學者提出了幾種成核機製假說，解釋了部分成核規律和現象，但仍然存在成核路徑不明確、成核驅動力不清晰、成核時間難以理論預測等問題。鑒於此，該研究通過分子動力學模擬和先進采樣技術相結合的方法，發現了甲烷水合物成核存在特定的演化路徑，識別了該演化路徑中的關鍵結構,並進一步通過分析關鍵結構的來源，明確了水合物成核的驅動力，並首次提出了水合物成核的“hydration layer compression/shedding”（水化層壓縮/剝離）機製，為從微觀尺度預測成核時間及臨界核大小提供了思路。該原創性理論研究加深了對於天然氣水合物形成的認知，推進了天然氣水合物成核理論的發展。

審稿專家對成果給予高度評價，一致認為該原創性理論研究加深了對天然氣水合物形成的認知，推進了天然氣水合物成核理論的發展。

《美國國家科學院院刊》（PNAS）作為美國國家科學院的官方科學雜誌，是與Nature、Science齊名，世界上最負盛名的基礎科學領域的學術雜誌之一。自1914年創刊至今，PNAS提供具有高水平的前沿研究報告、學術評論、學科回顧及前瞻、學術論文以及美國國家科學學會必威電競微博 的報道和出版。

徐加放教授團隊采取分子模擬與實驗相結合的方法，深入研究石油工程領域的若幹基礎科學問題，圍繞天然氣水合物開發與防治、鑽井液流變性調控、井壁穩定等開展了卓有成效的應用基礎研究工作，提出了“分子石油工程”的概念和設想，為從微納尺度認識和解決石油工程問題提供了理論依據。

多年來，徐加放教授與張軍教授長期保持密切合作，持續開展學科交叉的基礎和應用基礎研究。李力文同學碩士階段師從徐加放教授，博士階段師從張軍教授，實現了“石油+材料”跨學科的接力培養。同時，與賓夕法尼亞大學Joseph S. Francisco院士和內布拉斯加大學林肯分校曾曉成教授展開合作，經過3年的聯合攻關，在水合物基礎理論研究方麵形成突破，也在學科交叉、國際合作方麵邁出重要的一步。

論文鏈接：https://www.pnas.org/content/early/2020/09/16/2011755117