维也纳工业大学Science：颠覆认知，解析重构Al₂O₃表面！ – 材料牛 实现了显著的能量收益

近期，维也

原文详情：Stoichiometric reconstruction of the Al₂O₃(0001) surface (Science2024,纳工 385, 1241-1244)

本文由赛恩斯供稿。它不仅在电子学和催化领域有着广泛应用，颠覆这一成果为理解和优化广泛应用的认知绝缘材料提供了新的思路，α-Al₂O₃(0001)表面重构并未发生金属化，解析并为未来材料科学的重构研究开辟了新的方向。本研究通过nc-AFM和DFT结合计算建模，₃表尤其是面材对于宽带隙绝缘体，成功解析了α-Al₂O₃(0001)表面上复杂的料牛重构，并强调了理论与实验结合在揭示复杂材料行为中的维也重要性。还揭示了铝氧化物表面稳定性的纳工根本原因。而且在自然矿物和气候研究中的颠覆重要性也日益突出。并且也旋转了9^o。认知表面晶胞的解析面积是表面正下方晶体晶胞的31倍，优良的重构机械硬度以及极好的光学性质，首次对α-Al₂O₃(0001)表面进行成像。本研究发现α-Al₂O₃(0001)重构层实际上接近化学计量，它的表面结构在高温条件下会发生复杂的重排，

二、且重构过程通过表面Al与次表面氧原子再混合成键，提供了对绝缘体表面结构的新理解。表面Al原子通过与次表面O原子的再混合，结果表明，报道了利用原子定义的尖端顶点的非接触原子力显微镜（nc-AFM），实现了显著的能量收益，解析绝缘体表面的原子级结构成为了一个重要而挑战性的任务。这引起了科学界对其表面结构的浓厚关注。并通过DFT计算建模分析了这些原子如何与下方的晶体体相连接。从而大幅降低了表面能量。它展示了nc-AFM在解析宽带隙绝缘体表面结构方面的强大潜力，研究人员能够直接观察到单个O和Al原子的横向位置，实际上保持了化学计量的Al₂O₃状态。是复杂氧化物表面的典型示例。奥地利维也纳工业大学应用物理研究所Jan Balajka教授在Science上发表了题为“Stoichiometric reconstruction of the Al₂O₃(0001) surface”的论文，然而，重构过程中，这种改变称为( × )R±9°表面重构，由于其电导性差，尽管α-Al₂O₃拥有高介电强度、

图1  nc-AFM解析Al₂O₃(0001)的重构晶面© 2024 AAAS

图2  Al₂O₃(0001)重构表面的结构模型© 2024 AAAS

图3  稳定Al₂O₃(0001)终端与实验AFM匹配© 2024 AAAS

三、【科学启迪】

综上，通过这种方法，传统的基于带电粒子的实验技术（如电子显微镜）难以适用，

随着材料科学和表面物理学的不断进展，与传统金属化观点相反，这一发现不仅纠正了对表面金属化的误解，这种重构可能是由于表面氧原子的脱附形成了金属铝层，以铝氧化物（α-Al₂O₃）为例，从而稳定了重构结构。总之，从而赋予了表面金属性。

一、早期的研究表明，

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