于淼教授和仪器学院孙晔教授团队Nature子刊：光诱导层间原子迁移引导硒化铜/铜异质结构半导体至金属表面重构

　　近日，城乡水资源与水环境全国重点实验室成员于淼教授、哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院孙晔教授团队合作在Nature Communications期刊发表题为“Semiconductor-to-metal surface reconstruction in copper selenide/copper heterostructures steered by photoinduced interlayer atom migration”的研究论文。该研究报告了光诱导“变脸”的原子尺度观察：光照射将Cu（111）上的半导体硒化铜（Cu₂Se）表面层转变为定义良好的金属Cu层。Se原子下沉形成新的Cu₂Se亚层，而原来的亚表面Cu原子被提升到顶层。与基态相比，激发态的Cu₂Se到Cu跃迁势垒明显降低。热活化可以实现相反的转变。光诱导Cu₂Se到Cu和热激活Cu到Cu₂Se的转变是高度可逆的。该研究展示了两种不同材料之间的PSMT和光驱动层间原子迁移，为PSMT和表面改性技术开辟了一条非常规和有趣的途径。

与先前报道的表层内部表面重构不同，目前的光诱导重构是由层间原子迁移引导的。光激发后，Cu₂Se表层中的Se原子下沉到亚表面，与亚表面的Cu原子形成新的Cu₂Se层，而原来的亚表面的Cu原子上升到最外层，重构出一个紧密堆积的Cu层。这种转变将表面的电子结构从半导体转变为金属。光激发在Cu₂Se到Cu的跃迁中起着至关重要的作用，激发态的势垒比基态低得多。Cu₂Se最外层可以通过热活化的偏析恢复。硒原子在表面和亚层之间的迁移是高度可逆的。作为两种不同成分的材料之间的PSMT和光诱导层间原子交换的情况，该研究开辟了一条彻底改变表面化学和物理性质的有趣途径，而不仅仅局限于光吸收、带隙和电荷输运性质的变化。除了它的基础重要性，该研究还可能在催化、传感、信息存储/隐藏、表面工程和设备设计等领域引发创新想法。

　　实验室成员于淼教授、孙晔为论文共同通讯作者，城乡水资源与水环境全国重点实验室为通讯单位。

　　文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-57012-4