维也纳理工大学 表面的高分辨率图片:氧吸附质清晰可见(橙色)
信用:图文 氧气的活性很高
它在许多表面上积累并决定它们的化学行为
在维也纳理工大学，科学家们研究氧和金属氧化物表面之间的相互作用，这在从化学传感器和催化剂到电子学的许多技术应用中起着重要作用
然而，要研究金属氧化物表面上的氧分子而不改变它们是极其困难的
在图维恩，这已经通过一个特殊的技巧实现了:一个氧原子附着在原子力显微镜的尖端，然后被轻轻引导穿过表面
测量表面和氧原子之间的力，并以极高的分辨率拍摄图像
研究结果现已发表在《PNAS》杂志上
不同种类的氧气 “近年来，已经对氧如何附着在金属氧化物表面进行了大量研究，”教授说
维也纳大学应用物理研究所的马丁·塞文说
“O2分子是保持完整，还是被分解成单个原子？或者有没有可能形成所谓的四氧，一种由四个原子组成的复合物？这些问题对于理解金属氧化物表面的化学反应很重要
" 不幸的是，给这些原子拍照并不容易
扫描隧道显微镜经常被用来一个原子一个原子地成像表面
细尖端以极短的距离通过样品，这样单个电子可以在样品和尖端之间通过
测量产生的微小电流
然而，这种方法不能用于氧分子——它们会带电并完全改变它们的行为
要研究金属氧化物表面的氧分子而不改变它们是极其困难的
在图维恩，这已经通过一个特殊的技巧实现了:一个氧原子附着在原子力显微镜的尖端，然后被轻轻引导穿过表面
测量表面和氧原子之间的力，并以极高的分辨率拍摄图像
信用:图文 维也纳科学家用原子力显微镜代替
这里也是，一个细尖在表面上移动
在这种情况下，没有电流流动，但是测量作用在尖端和表面之间的力
一个特殊的技巧是决定性的——尖端的功能化:“单个氧原子首先被原子力显微镜的尖端捕获，然后穿过表面，”伊戈尔·索科洛维奇解释说
因此，氧原子作为一种高度灵敏的探针，可以逐点检查表面
由于没有电流流动，氧原子永远不会与表面完全接触，这种方法非常温和，不会改变金属氧化物表面的原子
这样，可以详细检查金属氧化物上氧沉积物的几何形状
多种多样的方法 “通过在尖端上放置一个非常特殊的原子来实现尖端的功能化是近年来发展起来的，我们现在第一次展示了它可以应用于金属氧化物表面，”塞文说
事实证明，氧分子可以以不同的方式附着在金属氧化物上——要么附着在表面的钛原子上，要么附着在缺少氧原子的特定位置上
根据温度的不同，氧分子可以分裂成两个独立的氧原子
然而，没有发现四氧——一种假设的四个氧原子的复合物
“我们以这种方式检查的氧化钛表面是测试这种方法的原型，”马丁·塞文解释道
“但我们从实验中获得的见解也适用于许多其他材料
“原子力显微镜中具有功能化尖端的显微镜是一种多功能方法，用于以原子分辨率对表面结构成像，而不会破坏和改变电子
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