具有可控缺陷或應變修飾的低維納米晶體是新興的氫能轉化和利用的活性電催化劑，但一個關鍵的挑戰仍然是由于自發結構退化和應變松弛導致的穩定性不足。

基于此，香港城市大學呂堅院士等人報道了一種圖靈結構策略，通過結合高密度納米孿晶來激活和穩定超薄金屬納米片。圖靈PtNiNb納米催化劑的質量活性和穩定性指數分別比商用20% Pt/C提高了23.5倍和3.1倍。

負載圖靈PtNiNb催化劑的陰離子交換膜膜電極電解槽（Pt負載量僅為 0.05 mg cm^-2）在工業化條件10000 A m^-2的電流密度下穩定運行500 h以上，展現了卓越的催化穩定性和工業應用的潛力。

通過DFT計算，作者揭示了圖靈結構誘導HER活性增強的機制。雙金屬PtNi板的最佳氫吸附吉布斯自由能（ΔG_H*為0.046 eV，Ni-Ni的橋位點），弱于Pt(111)板的ΔG_H*，揭示了Ni摻雜對催化活性的積極貢獻。

PtNiNb板的其他5個活性位點（Nb的頂位點、Pt-Nb和Ni-Ni的橋位點、Pt-1和Ni的空心位點）也顯示出ΔG_H*值在±0.200 eV之間，表明Nb對催化劑表面H*的吸附/解吸有有利作用。

對于PtNiNb雙板，結果表明，優化后的ΔG_H*為0.047 eV，大于PtNiNb板的最小ΔG_H*。ΔG_H*的減小表明反應中間體在催化劑表面的吸附增強，從而減緩了H*的轉化和H₂的析出。

投影態密度（PDOS）表明，對比Pt，Ni在費米能級附近具有更高的密度，表明Ni在HER過程中可向附近原子提供更多的自由電子。

在PtNi中摻雜Nb導致Pt位點的d帶中心從-2.82 eV降至-2.94 eV。因此，Nb摻雜可抑制H*在催化劑表面的過結合，減弱H*的吸附，使ΔG_H*達到最優值。

結果表明，在PtNiNb中引入孿晶結構導致d波段中心從-2.94 eV上升到- 2.86 eV。此外，d-帶中心的位移可以通過晶格應變來調整。

隨著壓縮應變的增加，PtNiNb孿晶和Pt位點的d帶中心單調地向負能量方向移動。

Turing structuring with multiple nanotwins to engineer efficient and stable catalysts for hydrogen evolution reaction.?Nat. Commun.,?2023, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-40972-w.