氮氧化物（NO_x）与心血管疾病相关，每年导致大量健康问题。汽车内燃机排放的氮氧化物通过选择性催化还原（SCR）技术转化为无害氮气（N₂），这依赖于多孔催化剂如沸石。沸石具有纳米级孔隙和活性中心，能催化复杂反应网络，但传统方法难以全面探索未知机制。

德国杜塞尔多夫大学（HHU）物理化学研究所的Jun.-Prof. Dr. Jan Meisner团队开发了“周期性纳米反应器分子动力学”方法。他表示：“孔隙中的化学反应网络包含数千个中间步骤，经常出现意想不到的机制。我们的方法无需化学先验知识，能自主探索反应网络，识别未知路径。”

量子力学计算耗时，限制了对反应动态的模拟。HHU化学家扩展了“纳米反应器分子动力学”（NMD），赋予分子额外能量，在孔隙材料中探测罕见反应，直接观察未知机制。该方法提供整体视角，揭示副反应、中间产物和复杂机制。

文章第一作者Daniel Deißenbeck在《应用化学》期刊上指出：“NMD方法的预测能力使其独立探索化学空间，发现我们从未设想的反应。”通过能量评估，研究人员获得有意义的热力学数据，支持催化剂设计。

团队将NMD应用于氮氧化物SCR过程，特别关注氧化亚氮（N₂O）生成，这是一种强效温室气体。Deißenbeck解释：“我们发现了一条自由基驱动路径生成氧化亚氮，这在以往模型中未出现。结果有助于开发低排放、高效率的废气催化剂。”

这项研究开辟了催化领域的多种应用，包括可持续化学、低排放过程和新催化剂设计。Meisner总结：“长期来看，我们的方法可能缩短催化剂开发周期，通过早期系统识别反应路径，实现针对性设计。”这为德国和欧洲的环保技术提供了新工具。