研究人員對(duì)分子氧進(jìn)行了新的研究
雖然固定單個(gè)氧原子聽(tīng)起來(lái)很困難，但試圖操縱與該單個(gè)原子相關(guān)的電子來(lái)徹底改變其充電聲音是不可能的。然而，大阪大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了這一成就。
來(lái)自斯洛伐克和英國(guó)的合作者，來(lái)自大阪大學(xué)應(yīng)用物理系的研究生Yuuki Adachi最近在ACS Nano上發(fā)表了這項(xiàng)研究。
氧氣是地球上最豐富的元素之一。通常以其雙原子形式O 2發(fā)現(xiàn)，氧氣具有高反應(yīng)性并且在氣態(tài)下不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間懸浮。在基態(tài)或氧的反應(yīng)性最低的形式，被稱(chēng)為三重態(tài)氧，因?yàn)樗腥N可能的安排的電子自旋。然而，具有一種可能的旋轉(zhuǎn)排列的單線態(tài)氧更具反應(yīng)性，并且在從綠色燃料生產(chǎn)到光動(dòng)力學(xué)癌癥治療的各種化學(xué)反應(yīng)中起主要作用。
因此，不出所料，控制分子氧的形成和活化具有重要意義。
“我們使用開(kāi)爾文探針力譜來(lái)檢查附著在二氧化鈦金紅石表面上的氧原子的電荷狀態(tài)，然后通過(guò)將單個(gè)電子轉(zhuǎn)移到氧原子對(duì)和從氧原子對(duì)轉(zhuǎn)移來(lái)控制電荷，”Adachi解釋說(shuō)。“我們?cè)趯?duì)中確定了三種不同的電荷狀態(tài)：O - / O -，O 2- / O 2-和O - / O 2-。取決于施加的電壓以及我們將探頭尖端相對(duì)于原子，然后我們可以在O -和O 2-狀態(tài)之間可逆地切換電荷。“
然后研究小組表明，他們可以使用相同的方法在兩個(gè)相鄰的氧原子之間形成受控的可逆鍵，形成分子氧(O 2)。
有趣的是，他們還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將尖端定位在金紅石表面的其他位置，可以遠(yuǎn)程控制充電狀態(tài)。電子通過(guò)表面極化子轉(zhuǎn)移到氧原子上，這是電子可以穿過(guò)晶格的現(xiàn)象。
“ 此前對(duì)氧原子電荷狀態(tài)的控制水平以前是不可能的，”該研究的副作者Yan Jun Li副教授說(shuō)。“我們的工作提供了一種檢測(cè)基于過(guò)渡金屬氧化物的催化反應(yīng)的新方法，并且可能應(yīng)用于其他原子，也可能應(yīng)用于其他表面，其中通過(guò)電荷操作引發(fā)受控化學(xué)反應(yīng)。”
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