现代表面科学面临两大挑战，即材料和压力上的不足。尽管超高真空下对单晶表面的研究已经揭示了其表面的原子结构和电子结构，但商业化催化的材料和环境条件却复杂得多，无论是在材料的结构上，还是在分析仪器可及的压力范围内。

基于此，科研人员开发了模型系统和operando表面技术，以弥补这些不足。

有鉴于此，韩国科学技术院Jeong Young Park重点总结了目前在现实环境中表面表征技术和方法的发展趋势，着重概述了韩国科学技术院在这方面的最新研究进展。

文章要点

1）作者阐明了常压下显微和光谱表面技术的原理和应用，这些技术被用于表征原子结构、电子结构、电荷输运以及催化和能源材料的机械性能。基于常压扫描隧道显微镜和X射线光电子能谱，科研人员能够观察到氧化、还原和催化过程中发生的表面重构。

2）作者概述了环境压力原子力显微镜，其揭示了材料在催化和能量转换过程中发生的形态、机械和电荷传输特性。此外，热电子探测能够监测表面的催化反应和电子激发。

3）作者最后指出，科研人员通过Operando光谱和显微技术获得的关于催化反应性质的信息有望在目前人们面临的一些全球能源和环境问题上取得巨大突破。

Joong Il Jake Choi, et al, Operando Surface Characterization on Catalytic and Energy Materials from Single Crystals to Nanoparticles, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c07549

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c07549