由于金属和氧原子之间的丰富配位结构，过渡金属氧化物具有吸引力的物理化学性质，但是精确的理解过渡金属氧化物的结构-性质关系需要我们从能量、实空间、动量空间进行高分辨率的捕获全局性参数，从而能够理解过渡金属氧化物的结构-电子性质关系，不过如何揭示结构-电子性质具有非常大的困难和挑战。

有鉴于此，中国科学技术大学王兵、谭世倞等报道通过高分辨率的角分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜表征技术/原子力显微镜和DFT理论计算，研究锐钛矿TiO₂(001)晶面的(1x4)结构重构过程中丰富的配位环境产生的特征性电子结构。

本文要点

（1）

研究结果发现在(1x4)重构的表面熵，O 2s和2p轨道的位置发生移动，Ti 3p轨道对于O和Ti的配位环境非常敏感，这种表面现象与体相呈现显著的区别。

（2）

通过分析O 2p价层轨道、O 2s芯轨道、Ti 3p间隙轨道，并且对不同结构模型的理论计算电子结构进行比较，说明表面电子结构与体相电子结构的显著区别，而且表面电子结构能够与表面原子的配位结构相对应。

这项研究有助于理解过渡金属氧化物表面的结构重构有关的性质变化。

参考文献

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