我所實現金紅石TiO2中Ti3+缺陷位點的選擇性激發

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近日，我所分子反應動力學國家重點實驗室周傳耀研究員等在金紅石型二氧化鈦（TiO₂）Ti³⁺缺陷研究中取得新進展，利用金紅石TiO₂組成單元TiO₆八面體場中Ti³⁺ 3d→3d躍遷的各向異性，通過調諧激發光偏振，實現了該材料中Ti³⁺缺陷位點的選擇性激發。

位點選擇激發（Site-Selective Excitation，SSE）是操控單分子反應動力學、分析晶體結構、調控材料發光、研究蛋白質結構和相互作用的重要手段。SSE通常是利用物質局部振動或電子結構的不同，通過調諧激發光波長來實現的。此前的研究中，模型材料的位點選擇激發鮮有報道。

金紅石TiO₂是光催化和表面科學研究領域的模型體系。在前期揭示Ti³⁺ 3d軌道在TiO₆八面體中劈裂形成帶隙態和激發態研究的基礎上，本工作中，研究人員利用襯底晶面、襯底晶向和激發光偏振相關的雙光子光電子能譜，明確了金紅石TiO₂中Ti³⁺ 3d→3d的躍遷偶極矩是沿著TiO₆八面體的長軸（[110]和[1-10]），證明了該材料中Ti³⁺缺陷位點可通過調諧激發光偏振來選擇性激發。本工作確定了金紅石TiO₂(110)表面的兩種Ti³⁺位點，為后續研究原子位點識別的表面物理和表面化學過程以及主動調控奠定了基礎。

相關成果以“Site-Selective Excitation of Ti³⁺ Ions in Rutile TiO₂ Via Anisotropic Intra-Atomic 3d→3d Transition”為題，于近日發表在JACS Au上。該工作的第一作者是我所與大連海事大學聯合培養碩士研究生李甲龍和1114組博士后王天駿。上述工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。（文/圖 李甲龍）

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/jacsau.3c00600?