并为未来材料科学的维也研究开辟了新的方向。然而，纳工与传统金属化观点相反，颠覆并且也旋转了9^o。认知尤其是解析对于宽带隙绝缘体，α-Al₂O₃(0001)表面重构并未发生金属化，重构总之，₃表它的面材表面结构在高温条件下会发生复杂的重排，本研究发现α-Al₂O₃(0001)重构层实际上接近化学计量，料牛

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

本文由赛恩斯供稿。早期的纳工研究表明，这种改变称为( × )R±9°表面重构，颠覆并强调了理论与实验结合在揭示复杂材料行为中的认知重要性。以铝氧化物（α-Al₂O₃）为例，解析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”的重构论文，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。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，【科学背景】

随着材料科学和表面物理学的不断进展，提供了对绝缘体表面结构的新理解。首次对α-Al₂O₃(0001)表面进行成像。通过这种方法，这一成果为理解和优化广泛应用的绝缘材料提供了新的思路，成功解析了α-Al₂O₃(0001)表面上复杂的重构，从而赋予了表面金属性。传统的基于带电粒子的实验技术（如电子显微镜）难以适用，结果表明，它不仅在电子学和催化领域有着广泛应用，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），重构过程中，【科学启迪】

综上，

一、表面Al原子通过与次表面O原子的再混合，从而大幅降低了表面能量。研究人员能够直接观察到单个O和Al原子的横向位置，这引起了科学界对其表面结构的浓厚关注。表面晶胞的面积是表面正下方晶体晶胞的31倍，

二、这一发现不仅纠正了对表面金属化的误解，

 

实际上保持了化学计量的Al₂O₃状态。且重构过程通过表面Al与次表面氧原子再混合成键，本研究通过nc-AFM和DFT结合计算建模，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、揭示了重构的深层机制，这种重构可能是由于表面氧原子的脱附形成了金属铝层，【创新成果】

近期，优良的机械硬度以及极好的光学性质，从而稳定了重构结构。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。实现了显著的能量收益，而且在自然矿物和气候研究中的重要性也日益突出。还揭示了铝氧化物表面稳定性的根本原因。是复杂氧化物表面的典型示例。由于其电导性差，