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由于金屬和氧原子之間的豐富配位結構，過渡金屬氧化物具有吸引力的物理化學性質，但是精確的理解過渡金屬氧化物的結構-性質關系需要我們從能量、實空間、動量空間進行高分辨率的捕獲全局性參數，從而能夠理解過渡金屬氧化物的結構-電子性質關系，不過如何揭示結構-電子性質具有非常大的困難和挑戰。

有鑒于此，中國科學技術大學王兵、譚世倞等報道通過高分辨率的角分辨光電子能譜和掃描隧道顯微鏡表征技術/原子力顯微鏡和DFT理論計算，研究銳鈦礦TiO₂(001)晶面的(1x4)結構重構過程中豐富的配位環境產生的特征性電子結構。

本文要點

（1）

研究結果發現在(1x4)重構的表面熵，O 2s和2p軌道的位置發生移動，Ti 3p軌道對于O和Ti的配位環境非常敏感，這種表面現象與體相呈現顯著的區別。

（2）

通過分析O 2p價層軌道、O 2s芯軌道、Ti 3p間隙軌道，并且對不同結構模型的理論計算電子結構進行比較，說明表面電子結構與體相電子結構的顯著區別，而且表面電子結構能夠與表面原子的配位結構相對應。

這項研究有助于理解過渡金屬氧化物表面的結構重構有關的性質變化。

參考文獻

Ma, X., Shi, Y., Cheng, Z. et al. Unveiling diverse coordination-defined electronic structures of reconstructed anatase TiO₂(001)-(1?×?4) surface. Nat Commun 15, 2326 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-46570-8

https://www.nature.com/articles/s41467-024-46570-8