近日，我系本科生李策群同学在徐虎副教授指导下，以第一作者身份在美国物理联合会 (American Institute of Physics) 旗下国际学术期刊《The Journal of Chemical Physics》发表了关于提高金属氧化物表面活性的研究成果，题目为 “Surface Reactivity Enhancement by O2 Dissociation on a Single-layer MgO Film Deposited on Metal Substrate”。徐虎副教授为指导老师。

一直以来氧气分子与金属氧化物表面的相互作用因其在化学传感、化学催化以及光催化等领域的重要应用而受到广泛关注。从分子层面上理解金属氧化物表面上氧气分子的活化与分解，对揭示表面催化反应具有重大意义。氧化镁(100)面是典型的金属氧化物表面，表面活性很低。近年来研究表明将氧化镁薄膜生长在金属衬底上可以显著提高表面活性，激活吸附在表面的氧气分子，但仍难以实现氧气分解。该工作通过第一性原理计算，发现当氧化镁薄膜厚度降至一个分子层时，氧气分子在表面上的吸附行为发生改变，从而导致氧气完全分解，并扩散到界面区域。文章进一步指出：分解后的单个氧原子可以用作调控表面化学反应的开关。以水分解为例，界面处的氧原子可以引起吸附在表面上的水分子分解，从而产生氢氧自由基。

该研究第一次实现了氧气在绝缘表面上分解，并对发生在相应表面上的催化反应有显著的促进作用。文章审稿人高度评价了李策群同学的工作，在审稿报告中指出 “The theoretical results presented in this manuscript clearly show important scientific knowledge and physical insights for the development of catalysts to improve chemical activities of oxygen and water molecules on metal-supported ultrathin oxide surfaces”。世界知名表面物理专家Gianfranco Pacchioni教授发来邮件表达了对这个工作的浓厚兴趣，并盛情邀请李策群同学于2017年2月去意大利University of Milano Bicocca进行为期两个月的学术访问。

图1：氧气分子分解的分子动力学过程。

图2：氧气分解构型及相应电荷分布。

该工作得到了国家自然科学基金和深圳市科技创新委基础研究项目的支持。

文章地址：

http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jcp/145/16/10.1063

/1.4965433