和金属电极、半导体电极不同，绝缘态的矿物氧化物材料表面上的氢化/脱氢过程中的界面电荷具有高度限域性和异相性，天普大学Eric Borguet等报道了硫氰酸钾分子中C≡N键的Stark伸缩振动作为考察α-Al2O3(0001)/H2O界面上的界面静电势（interfacial potential）异质性（heterogeneity）的分子探针，通过测试OH伸缩区域的振动和频产生vSFG（Vibrational sum frequency generation），作者发现硫氰酸盐物种对界面上的水控制和卤原子作用类似。作者通过对硫氰酸根伸缩振动频率进行追踪，对静电势的变化情况进行了研究。这是首次实现对界面上局域电势的谱学测试，这种方法可能对氧化物支持材料、纳米电极表面实时监测电荷变化以及其他类型的研究中得以应用。
这种vSFG测试结果说明能够同时对SCN-负电性表面和电中性表面进行测试。作者将+308 mV和-154 mV的电压分别归结于pH 4的正电性、pH 10的负电性的铝醇基官能团。密度泛函理论-结合分子动力学研究结果显示，中性α-Al2O3 (0001)/H2O界面上SCN-在C≡N伸缩振动区间有源自于SCN-H-O-Al复合物种的vSFG响应，验证了实验中表面位点特定性。这种原位验证界面电荷性质的方法有希望应用于多种工业领域、电化学领域、地球化学领域中的界面化学中。
参考文献
Stefan M. Piontek, Mark DelloStritto, Bijoya Mandal, Tim Marshall, Michael L. Klein, and Eric Borguet*
Probing Heterogeneous Charge Distributions at the α-Al2O3(0001)/H2O Interface, J. Am. Chem. Soc. 2020
DOI：10.1021/jacs.0c01366
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c01366
