主要介绍了表面结构效应及其机制、作用和表征方法表面原子配位不完整和对称性破坏。其机制包括电子结构重排和表面重构，影响电荷转移、化学反应活性等。常用的表征方法有STM、AFM、XPS、ARPES如DFT则用于预测电子态分布和表面能表面结构效应是指晶体由体相延展至表面时，由于周期性格局的终止、原子配位的不完整以及局域对称性的破坏表面原子因失去体相中完备的配位而形成未饱和键，不仅改变了局域电荷密度与电子态分布，也影响了表面能、功函数及化学反应活性等基本属性（图1）。

的复杂现象。其本质在于表面几何重构与电子重整之间的动态平衡关系，以及由此引发的跨尺度性能差异。

表面结构效应的形成机制源于电子结构的重排。这些表面态通常位于费米能级附近，对表面的电子传输能力和电荷交换行为产生直接影响。尤其在过渡金属等电子体系中，因表面原子配位数降低，d带中心向高能方向移动，表面局域态密度相较体相发生上移这种能带结构的重排导致表面区域在电荷传递、电子耦合及化学键合图2. 表面光电压效应中的电子重排。

表面重构

横向偏移、纵向位移或周期性排列典型的重构方式包括周期性重复的二维对称性改变、局域缺陷诱导的错位以及亚稳态原子团簇的生成由于体相晶格与表面几何之间存在内在不匹配，表面区域常处于，从而诱导电子密度重新分布并驱动进一步的结构重排。应力场与电子态之间的非线性耦合使得表面结构效应在不同晶面、不同取向或不同缺陷环境下表现出显著的各向异性特征（图3）。

10.1016/j.chempr.2024.10.012表面结构效应通过能带弯曲与局域表面态的形成改变了电子与外部粒子之间的相互作用机制。由于表面区域的电荷密度重新分布，费米能级附近出现额外的局域能级，当反应物分子与表面发生相互作用时，其分子轨道与表面态发生杂化，导致吸附能垒和键长发生微观调节图4. 吸附导致的表面效应。

这一机制不仅影响半导体器件中开关过程的阈值电压与响应速度，还决定了光生电子–空穴对在界面处的分离效率和复合概率。

局域能带调控和界面极化现象改变了电极与电解质之间的电势梯度图5. 固态电解质表面效应结构示意图。DOI: 10.1002/aenm.202300165。

。对于腐蚀与材料失效而言，表面结构的空间不均匀性导致局域电荷积累和电场增强，使得某些区域的反应势垒显著降低，从而成为优先腐蚀与裂解的起点（图6）。

表面结构效应的表征是揭示其内在机制的重要手段。能够直接成像表面原子排布与局域电子态分布，低能电子衍射与透射电子显微镜能够解析表面周期性重构模式（图7）。

X能够提供表面能级、功函数与电子态密度的直接信息，角分辨光电子能谱更是能够捕捉表面态与体相能带的具体关系，揭示能带弯曲与电子局域化特征。原位表征技术的发展，如，为实时监测表面在外场驱动下的演化提供了可能，展现了表面结构效应的动力学维度。

第一性原理计算与分子动力学模拟图8. Li 金属电池的表面结构效应DFT计算。DOI: 10.1038/s41565-025-01935-y。