近日，物理学权威期刊《Physical Review Letters》（《物理评论快报》）在线报道了我校化学院计算化学中心龚学庆教授课题组的研究成果“Clustering of oxygen vacancies at CeO2(111): Critical role of hydroxyls”（Phys. Rew. Lett., 116, 086102 (2016)；文章链接http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.086102），该工作由博士生吴新平完成。
        近20年来，许多实验学家利用扫描隧道显微镜（STM）及原子力显微镜（AFM）研究了稀土二氧化铈（CeO2）（111）面上的表面氧缺陷结构，观测到高还原的CeO2(111)表面的氧缺陷有聚集倾向，并且主要以直线形和三角形为主。而诸多理论学家的计算结果却与之相悖，指出氧缺陷之间存在“排斥作用”，倾向于单个存在，导致了实验与理论长达数十年的争论。龚学庆教授及其博士生吴新平利用密度泛函理论（DFT）计算，创新性地提出并证实一种令人意想不到的解释模型，即材料当中难以去除的羟基诱导了氧缺陷的聚集，能量上最优及次优的聚集形式恰好是直线形及三角形，与实验结果完全吻合。该研究工作不仅化解了二氧化铈表面氧缺陷结构数十年来的争论，并且更加规范了缺陷模型，同样有助于研究其它可还原性金属氧化物的缺陷结构及其物化性质。

二氧化铈（111）表面氧空穴和羟基物种“互惠作用”示意图

        该研究得到了国家自然科学基金“创新研究群体”以及“优秀青年科学基金”项目的资助，前期工作也得到了卢冠忠教授领衔的“973”项目的支持。