正电子思维解决了30年后的二氧化钛结构

日本科学家希望解决长达30年的关于TiO常见结构的争论₂这是一种新的光谱学工具的结果。¹

TiO₂是应用最广泛的光催化剂之一，由于结构决定化学，更好地了解二氧化钛的结构可能会有重要的好处。我们知道金红石- tio₂的结构在退火时发生变化，²但即使经过许多理论和实验研究，这种形式的确切结构也从未得到证实。来自日本高能加速器研究组织(KEK)的Toshio Hyodo解释了为什么会这样:“扫描隧道显微镜和原子力显微镜等表面显微镜对表面的原子尺度形态很敏感，但很难区分不同的原子和观察亚表面。“传统的衍射方法也不起作用:“电子衍射涉及来自体原子的散射，只是为表面结构分析提供了‘背景噪声’;他说:“x射线比电子穿透得更深，因此减去体积成分总是令人非常头疼。”

然而，正电子会被大块材料中的正核所排斥，改变正电子束的入射角可以选择性地检测表面或直接亚表面。这就是为什么KEK的Hyodo和Izumi Mochizuki使用了最近开发的技术，全反射高能正电子衍射(TREHPD)，将表面形貌与体特征联系起来。

他们将实验数据与许多先前的理论模型进行了比较，并意识到它与2014年提出的理论模型最相似^3.-不对称ti₂O_3.结构中有两个钛原子位于氧原子之间的垂直间隙。Hyodo说:“理论和实验的一致结束了争论。”Artem Oganov他是美国纽约州立大学石溪分校材料设计中心的主任，也是提出不对称钛的研究人员之一₂O_3.“这项技术能够区分不同的结构模型，让我高兴的是，新的实验数据证实了我们预测的重建之一。”这让我们对其他预测的重建更有信心，有了这些知识，我们就能更好地理解金红石表面的催化机制。”

Ulrike Diebold奥地利维也纳理工大学表面物理组的负责人，他更加谨慎:“结构和化学是密切相关的，对于最重要的材料之一，TiO₂在美国，退火相的确切结构多年来一直存在争议。这项工作非常清楚地排除了文献中报道的一些模型。虽然我不确定这是否是最后的决定，但这是朝着解决这个重要问题迈出的重要一步。”