近日，我所分子反应动力学国家重点实验室周传耀研究员等在金红石型二氧化钛（TiO₂）Ti³⁺缺陷研究中取得新进展，利用金红石TiO₂组成单元TiO₆八面体场中Ti³⁺ 3d→3d跃迁的各向异性，通过调谐激发光偏振，实现了该材料中Ti³⁺缺陷位点的选择性激发。

位点选择激发（Site-Selective Excitation，SSE）是操控单分子反应动力学、分析晶体结构、调控材料发光、研究蛋白质结构和相互作用的重要手段。SSE通常是利用物质局部振动或电子结构的不同，通过调谐激发光波长来实现的。此前的研究中，模型材料的位点选择激发鲜有报道。
金红石TiO₂是光催化和表面科学研究领域的模型体系。在前期揭示Ti³⁺ 3d轨道在TiO₆八面体中劈裂形成带隙态和激发态研究的基础上，本工作中，研究人员利用衬底晶面、衬底晶向和激发光偏振相关的双光子光电子能谱，明确了金红石TiO₂中Ti³⁺ 3d→3d的跃迁偶极矩是沿着TiO₆八面体的长轴（[110]和[1-10]），证明了该材料中Ti³⁺缺陷位点可通过调谐激发光偏振来选择性激发。特别是金红石TiO₂(110)表面的两种Ti³⁺位点选择性激发，为后续研究原子位点识别的表面物理和表面化学过程以及主动调控奠定了基础。
相关成果以“Site-Selective Excitation of Ti³⁺ Ions in Rutile TiO₂ Via Anisotropic Intra-Atomic 3d→3d Transition”为题，于近日发表在JACS Au上。该工作的第一作者是我所与大连海事大学联合培养硕士研究生李甲龙和1114组博士后王天骏。上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 李甲龙）
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacsau.3c00600?