电子、质子和质子耦合电子转移（PCET）是化学、电化学和生物学中至关重要的基本过程。在这里，喀山国立技术大学Renat R. Nazmutdinov、丹麦技术大学Jens Ulstrup简要介绍了化学、电化学和生物分子电荷转移过程的回顾性和正在发展的理论形式，并举例说明如何将电子、质子和PCET理论与实验数据桥接。

本文要点：

1) 作者首先提供了均匀溶液和电化学界面中分子电子、质子和PCET过程的理论最小值。接下来，作者将说明该理论在简单电子转移过程和涉及分子重组的过程中的应用，这些过程超越了简单的谐波近似，具有离解电子转移和包含所有电荷转移参数。一个核心例子是S₂O₈²⁻阴离子的电化学还原。随后，作者讨论了质子和PCET过程的核心元素，以及不同金属、半导体和半金属（如石墨烯）电极表面上的电化学氢气析出反应。另一个焦点是随机化学速率理论，以及这个概念如何使混合溶剂中电荷转移过程的高度非传统行为合理化。

2) 单分子和单实体电化学是基于电化学扫描探针显微镜。作者特别强调（在操作中）扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）在有限的隧道间隙中发现新的分子电化学现象。自组装硫醇分子单层和复杂的氧化还原靶分子说明了单分子的表面结构和电子转移动力学。作者还将单分子电化学扩展到复杂氧化还原金属蛋白和金属酶的生物电化学。第三个主要领域涉及电化学界面的分子和电子结构的计算综述研究，以及新的计算挑战。这涉及本体和受限空间中的溶剂动力学（如碳纳米结构）、电催化、金属和半导体纳米颗粒、d带金属、碳纳米结构、自旋催化和“自旋电子学”以及“热”电子。

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Renat R. Nazmutdinov et.al Understanding molecular and electrochemical charge transfer: theory and computations Chem. Soc. Rev. 2023

DOI: 10.1039/D2CS00006G

https://doi.org/10.1039/D2CS00006G