Surface properties of transition metal oxides
இடைநிலை உலோக ஆக்சைடுகள் என்பது இடைநிலை உலோகங்களுடன் பிணைக்கப்பட்ட ஆக்ஸிஜன் அணுக்களால் ஆன சேர்மங்கள் ஆகும். அவை பொதுவாக அவற்றின் வினையூக்கி செயல்பாடு மற்றும் குறைக்கடத்தல் பண்புகளுக்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மாற்ற உலோக ஆக்சைடுகள் பெரும்பாலும் வண்ணப்பூச்சுகள் மற்றும் பிளாஸ்டிக்குகளில் நிறமிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, குறிப்பாக டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு. இடைநிலை உலோக ஆக்சைடுகள் பல்வேறு வகையான மேற்பரப்பு கட்டமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை இந்த சேர்மங்களின் மேற்பரப்பு ஆற்றலை பாதிக்கின்றன மற்றும் அவற்றின் வேதியியல் பண்புகளை பாதிக்கின்றன. உலோக ஆக்சைடுகளின் மேற்பரப்பில் இருக்கும் அணுக்களின் ஒப்பீட்டு அமிலத்தன்மை மற்றும் காரத்தன்மை உலோக நேர்மின் அயனி மற்றும் ஆக்ஸிஜன் எதிர்மின் அயனியின் ஒருங்கிணைப்பால் பாதிக்கப்படுகின்றன, இது இந்த சேர்மங்களின் வினையூக்கி பண்புகளை மாற்றுகிறது. இந்த காரணத்திற்காக, மாற்றம் உலோக ஆக்சைடுகளில் உள்ள கட்டமைப்பு குறைபாடுகள் அவற்றின் வினையூக்கி பண்புகளை பெரிதும் பாதிக்கின்றன. உலோக ஆக்சைடுகளின் மேற்பரப்பில் உள்ள அமில மற்றும் அடிப்படை தளங்கள் பொதுவாக அகச்சிவப்பு நிறமாலை, கலோரிமெட்ரி மற்றும் பிற நுட்பங்கள் மூலம் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. மாற்றம் உலோக ஆக்சைடுகள் ஒளி-உதவியுடன் உறிஞ்சுதல் மற்றும் உறிஞ்சுதலுக்கு உட்படலாம், இது அவற்றின் மின் கடத்துத்திறனை மாற்றுகிறது. இந்த சேர்மங்களின் மிகவும் ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்ட பண்புகளில் ஒன்று மின்காந்த கதிர்வீச்சுக்கு அவற்றின் பிரதிபலிப்பாகும், இது ரெடாக்ஸ் எதிர்வினைகள், ஐசோடோப்பு பரிமாற்றம் மற்றும் சிறப்பு மேற்பரப்புகளுக்கு பயனுள்ள வினையூக்கிகளாக அமைகிறது. மேற்பரப்பு அமைப்பு மற்றும் நிலைத்தன்மை மாற்றம் உலோக ஆக்சைடுகளின் மேற்பரப்பு கட்டமைப்புகள் பற்றி மிகக் குறைவாகவே அறியப்படுகிறது, ஆனால் அவற்றின் மொத்த படிக கட்டமைப்புகள் நன்கு ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்டுள்ளன. மேற்பரப்பு கட்டமைப்பைத் தீர்மானிப்பதற்கான அணுகுமுறை ஆக்சைடுகள் சிறந்த படிகமாக கருதுவதாகும், அங்கு மொத்த அணு ஏற்பாடு மேற்பரப்பு தளம் வரை பராமரிக்கப்படுகிறது. மொத்த படிக கட்டமைப்பின் தளங்களில் பிளவுகளால் மேற்பரப்புகள் உருவாக்கப்படும். இருப்பினும், ஒரு படிகத்தை ஒரு குறிப்பிட்ட தளத்தில் பிளவுபடுத்தும்போது, மேற்பரப்பு அயனிகளின் நிலை மொத்த கட்டமைப்பிலிருந்து வேறுபடும். புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட மேற்பரப்புகள் மேற்பரப்பு கிப்ஸ் ஆற்றலைக் குறைக்க முனைகின்றன, புனரமைப்பு மூலம், மிகவும் வெப்ப இயக்கவியல் நிலையான மேற்பரப்பைப் பெறுகின்றன. இந்த மேற்பரப்பு கட்டமைப்புகளின் ஸ்திரத்தன்மை மேற்பரப்பு துருவமுனைப்பு, ஒருங்கிணைப்பு செறிவற்ற தன்மை மற்றும் குறைபாடு தளங்களின் அளவு ஆகியவற்றால் மதிப்பிடப்படுகிறது. மொத்த கட்டமைப்புகள் ஆக்சைடு படிக அமைப்பு ஆக்ஸிஜன் எதிர்மின் அயனிகளின் நெருக்கமான பேக் வரிசையை அடிப்படையாகக் கொண்டது, உலோக நேர்மின் அயனிகள் இடைப்பட்ட தளங்களை ஆக்கிரமித்துள்ளன. முகம்-மைய-கியூபிக் (எஃப். சி. சி) மற்றும் அறுகோண-நெருக்கமான பேக் (எச். சி. பி) போன்ற நெருக்கமாக நிரம்பிய வரிசைகள் எண்முக மற்றும் நாற்கர இடைப்பட்டங்கள் இரண்டையும் கொண்டுள்ளன. மோனாக்சைடுகள் மாற்றம் உலோக மோனாக்சைடுகளின் (எம்ஓ) முதல் வரிசையில் இருந்து பல சேர்மங்கள், டியோவிலிருந்து நியோ வரை, ஒரு பாறை உப்பு கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. பாறை உப்பு அமைப்பு அனைத்து எண்முக தளங்களையும் ஆக்ஸிஜன் எதிர்மின் அயனி எஃப். சி. சி வரிசையில் உள்ள நேர்மின் அயனிகளால் நிரப்புவதன் மூலம் உருவாக்கப்படுகிறது. டையாக்சைடுகள் பெரும்பாலான இடைநிலை உலோக டயாக்சைடுகள் (எம்ஓ2) வலதுபுறத்தில் காணப்படும் ரூட்டைல் கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. இந்த ஸ்டோச்சியோமெட்ரியின் பொருட்கள் முதல் வரிசை இடைநிலை உலோகத்தில் Ti, CR, V மற்றும் Mn க்கும், இரண்டாவது வரிசையில் Zr முதல் Pd க்கும் உள்ளன. எண்முக தளங்களில் பாதியை எச். சி. பி ஆக்ஸிஜன் எதிர்மின் அயனி வரிசையின் நேர்மின் அயனிகளால் நிரப்புவதன் மூலம் ரூட்டைல் அமைப்பு உருவாக்கப்படுகிறது. சில இடைநிலை உலோகங்கள் ஒரு ஆக்சைடில் + 6 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை அடைய முடியும், எனவே ஸ்டோச்சியோமெட்ரி எம்ஓ 3 கொண்ட ஆக்சைடுகள் அரிதானவை. டெர்னரி ஆக்சைடுகள் பைனரி ஆக்சைடுகளின் கட்டமைப்பை உலோகம் மற்றும் ஆக்சைடு அயனிகளின் ஒப்பீட்டு அளவுகள் மற்றும் நெருக்கமான நிரம்பிய ஆக்சைடு ஜாலகத்தில் துளைகளை நிரப்புவதன் அடிப்படையில் கணிக்க முடியும். இருப்பினும், கட்டமைப்பின் கணிப்புகள் முப்பரிமாண ஆக்சைடுகளுக்கு மிகவும் கடினமாக உள்ளன. ஒரு ஆக்சைடில் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட உலோகங்களின் கலவையானது நிறைய கட்டமைப்பு சாத்தியங்களை உருவாக்குகிறது. மேலும், இரண்டு கூறுகளின் விகிதாச்சாரம் மற்றும் அவற்றின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை மாற்றுவதன் மூலம் டெர்னரி ஆக்சைடின் ஸ்டோச்சியோமெட்ரி மாற்றப்படலாம். எடுத்துக்காட்டாக, ஸ்ட்ரோண்டியம் மற்றும் வனேடியத்திற்கு இடையில் SrV2O6, Sr2V2O5, SrVO3 மற்றும் Sr2VO4 உட்பட குறைந்தது இருபது முப்பரிமாண ஆக்சைடு நிலைகள் உருவாகின்றன. முக்கோண மற்றும் மிகவும் சிக்கலான ஆக்சைடுகளின் கட்டமைப்பு வேதியியல் ஒரு விரிவான விஷயமாகும், ஆனால் பெரோவ்ஸ்கைட் அமைப்பு போன்ற முக்கோண ஆக்சைடுகளால் பரவலாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட சில கட்டமைப்புகள் உள்ளன. பெரோவ்ஸ்கைட் அமைப்பு பெரோவ்ஸ்கைட் அமைப்பு, ஏபிஓ 3, மிகவும் பரவலான முப்பரிமாண கட்டமாகும். ஒரு பெரிய (ஏ) மற்றும் ஒரு சிறிய நேர்மின் அயனி (பி) உடன் உருவாகும் முப்பரிமாண ஆக்சைடுகளுக்கு பெரோவ்ஸ்கைட் அமைப்பு அடிக்கடி காணப்படுகிறது. இந்த கட்டமைப்பில், B நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நே மேற்பரப்பு நிலைத்தன்மை மாற்றம் உலோக ஆக்சைடுகளின் மேற்பரப்பு கிப்ஸ் ஆற்றல் பற்றி மிகக் குறைவாகவே அறியப்படுவதால், மேற்பரப்பின் துருவமுனைப்பு மற்றும் மேற்பரப்பு நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் மேலும், குறைபாடு தளங்கள் மேற்பரப்பு ஸ்திரத்தன்மையில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். மேற்பரப்பின் துருவமுனைப்பு ஒரு பைனரி ஆக்சைடின் படிகத்தை பிளவுபடுத்தி இரண்டு புதிய மேற்பரப்புகளை உருவாக்கும் போது, ஒவ்வொரு திடப்பொருளின் மின்னூட்டம் நடுநிலையாக இருக்கும். இருப்பினும், புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட இரண்டு மேற்பரப்புகளின் அமைப்பு ஒரே மாதிரியாக இருக்கலாம் அல்லது இல்லாமலும் இருக்கலாம். கட்டமைப்புகள் ஒரே மாதிரியாக இருந்தால், மேற்பரப்பு இருமுனை இல்லாததாகவும், துருவமற்ற மேற்பரப்பாகவும் கருதப்படும். கட்டமைப்புகள் வேறுபட்டிருந்தால், மேற்பரப்பு ஒரு வலுவான இருமுனையை கொண்டிருக்கும் மற்றும் ஒரு துருவ மேற்பரப்பாக கருதப்படுகிறது. துருவமற்ற மேற்பரப்புகளின் எடுத்துக்காட்டுகளில் பாறைகள் உப்பு (100) மேற்பரப்பு, ரூட்டைல் (100), (110) மற்றும் (001) மேற்பரப்புகள் மற்றும் பெர்வோஸ்கைட் (100) மேற்பரப்பு ஆகியவை அடங்கும். துருவ மேற்பரப்புக்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு பாறைகள் உப்பு (111) மேற்பரப்பு ஆகும். பொதுவாக, ஒரு துருவ மேற்பரப்பு ஒரு துருவமற்ற மேற்பரப்பை விட குறைவான நிலையானது, ஏனெனில் ஒரு இருமுனை தருணம் மேற்பரப்பு கிப்ஸ் ஆற்றலை அதிகரிக்கிறது. மேலும், உலோக துருவ மேற்பரப்புகளை விட ஆக்ஸிஜன் துருவ மேற்பரப்புகள் மிகவும் நிலையானவை, ஏனெனில் ஆக்ஸிஜன் அயனிகள் அதிக துருவப்படுத்தக்கூடியவை, இது மேற்பரப்பு ஆற்றலைக் குறைக்கிறது. மேற்பரப்பு நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் ஒருங்கிணைந்த செறிவற்ற தன்மையின் அளவு அதிகரிக்கும் போது, அதிக பிணைப்புகள் உடைந்து உலோக நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நே நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மி எடுத்துக்காட்டாக, ரூட்டைல் (110) மேற்பரப்பு ரூட்டைல் (100) மற்றும் (001) மேற்பரப்புகளை விட மிகவும் நிலையானது, ஏனெனில் இது குறைந்த அளவிலான ஒருங்கிணைப்பு செறிவற்ற தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. குறைபாடுள்ள தளங்கள் உலோக ஆக்சைடு மேற்பரப்புகளின் நிலைத்தன்மையில் தலையிடக்கூடும், எனவே இந்த தளங்களைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான முறைகளைக் கண்டறிந்து தீர்மானிப்பது முக்கியம். ஆக்சைடுகள் ஏராளமான புள்ளி குறைபாடு தளங்களை வெளிப்படுத்துகின்றன. ராக்சால்ட் மேற்பரப்புகளில், ஆக்ஸிஜன் மற்றும் உலோக கேஷன் காலியிடங்கள் மிகவும் பொதுவான புள்ளி குறைபாடுகளாகும். எலக்ட்ரான் குண்டுவீச்சு மற்றும் மிக அதிக வெப்பநிலைக்கு அனீலிங் செய்வதன் மூலம் காலியிடங்கள் உருவாக்கப்படுகின்றன. இருப்பினும், ஆக்ஸிஜன் காலியிடங்கள் மிகவும் பொதுவானவை மற்றும் உலோக கேஷன் காலியிடங்களை விட அதிக தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. ஆக்சிஜன் காலியிடங்கள் மேற்பரப்பு நேர்மின் அயனிகளுக்கு இடையில் குறைப்பை ஏற்படுத்துகின்றன, இது மின்னணு ஆற்றல் அளவை கணிசமாக பாதிக்கிறது. படிகள் மற்றும் கிங்க்ஸ் ஆகியவை பாறை உப்பு மேற்பரப்புகளை பாதிக்கும் மற்ற இரண்டு குறைபாடுகளாகும். இந்த கட்டமைப்பு குறைபாடுகள் அருகிலுள்ள நான்கு மேற்பரப்பு நேர்மின் அயனிகளின் ஒருங்கிணைப்பு சூழலை 5 முதல் 4 வரை குறைக்கின்றன. ரூட்டைல் மேற்பரப்புகளில், மிகவும் பொதுவான வகை குறைபாடு ஆக்ஸிஜன் காலியிடங்கள் ஆகும். இரண்டு வகையான ஆக்ஸிஜன் காலியிடங்கள் உள்ளன, அவை ஒரு பிரிட்ஜிங் O2-அயனிகளை அகற்றுவதன் விளைவாகவோ அல்லது ஒரு உள் விமான O2-அயனியை அகற்றுவதன் விளைவாகவோ ஏற்படுகின்றன. இவை இரண்டும் மேற்பரப்பு நேர்மின் அயனிகளின் ஒருங்கிணைப்பைக் குறைக்கும். மேற்பரப்பு அமிலத்தன்மை/காரத்தன்மை அமிலம்/காரத்தன்மை கோட்பாடுகளின் விரிவாக்கம் ஒரு உலோக ஆக்சைடின் மேற்பரப்பு அமில-கார மையங்களின் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட வரிசைகளைக் கொண்டுள்ளது. காற்றானிக் உலோக மையங்கள் லூயிஸ் அமில தளங்களாக செயல்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் அயனி ஆக்ஸிஜன் மையங்கள் லூயிஸ் தளங்களாக செயல்படுகின்றன. மேற்பரப்பு ஹைட்ராக்சில் குழுக்கள் ப்ரோன்ஸ்டெட் அமிலம் அல்லது கார தளங்களாக செயல்பட முடியும், ஏனெனில் அவை ஒரு புரோட்டானைக் கைவிடலாம் அல்லது ஏற்றுக்கொள்ளலாம். பெரும்பாலான உலோக ஆக்சைடுகளின் மேற்பரப்பு, நீராவி இருக்கும்போது சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ் ஓரளவுக்கு ஹைட்ராக்சிலேட்டட் செய்யப்படும். லூயிஸ் மற்றும் ப்ரோன்ஸ்டெட் அமில-கார தளங்களின் வலிமை மற்றும் அளவு பல உலோக ஆக்சைடுகளின் வினையூக்கி செயல்பாட்டை தீர்மானிக்கும். இதன் காரணமாக மேற்பரப்பு அமில-கார தளங்களின் வலிமை, செறிவு மற்றும் விநியோகத்தின் தன்மைக்கு நிலையான முறைகளை உருவாக்க வேண்டிய அவசியம் உள்ளது. லூயிஸ் அமில-காரக் கோட்பாடு மற்றும் ப்ரோன்ஸ்டெட்-லோரி அமில-காரக் கோட்பாட்டின் கருத்துக்கள் மேற்பரப்புகளில் பயன்படுத்தப்படலாம், இருப்பினும் மேற்பரப்பு அமிலத்தன்மை அல்லது காரத்தன்மையை தீர்மானிக்க உதவும் பொதுவான கோட்பாடு எதுவும் இல்லை. புரோன்ஸ்டெட் அமில அடிப்படை கோட்பாட்டின் தரமான சிகிச்சை ஒரே மாதிரியான அமைப்புகளில் உள்ள தனிப்பட்ட மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான அமில-கார எதிர்வினைகளின் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலை மாறிலி (கேஏ) ஐ அடிப்படையாகக் கொண்டது. இந்த சிகிச்சைக்கு எதிர்வினைகள் மற்றும் தயாரிப்புகளின் சமநிலை செறிவுகளின் அளவீடு தேவைப்படுகிறது. இரண்டு கட்டங்களின் இருப்பு திடப்பொருட்களின் அளவு அமில-காரத்தை தீர்மானிப்பதில் ஒரு சிக்கலை வழங்குகிறது. ஒரு அமிலம் அல்லது காரம் ஆக்சைடு மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்படும்போது அது அருகிலுள்ள அமில-கார தளங்களைத் தொந்தரவு செய்யும். இந்த இடையூறு தவிர்க்க முடியாமல் மேற்பரப்பின் தளர்வைப் பாதிக்கும், மேலும் மேற்பரப்பில் அமில-கார எதிர்வினைகளைக் கொண்டிருப்பது சாத்தியமற்றது, இது ஒரு மேற்பரப்பு தளத்தை மட்டுமே உள்ளடக்கியது. மேற்பரப்பு அமிலத்தன்மை/காரத்தன்மைக்கான கட்டமைப்பு உறவு உலோக ஆக்சைடுகளுக்கு அமிலத்தன்மை மற்றும் காரத்தன்மை ஆகியவை உலோக அயனிகளின் சார்ஜ் மற்றும் ஆரம் மற்றும் உலோக ஆக்ஸிஜன் பிணைப்பின் தன்மையைப் பொறுத்தது. ஆக்ஸிஜனுக்கும் உலோகத்திற்கும் இடையிலான பிணைப்பு உலோக நேர்மின் அயனிகள் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் எதிர்மின் அயனிகளின் ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் உலோக டி-சுற்றுப்பாதைகளை நிரப்புவதன் மூலம் பாதிக்கப்படுகிறது. மேற்பரப்பு ஒருங்கிணைப்பு வெளிப்படும் முகம் மற்றும் மேற்பரப்பு தளர்வு மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. ஆக்ஸிஜன் அல்லது உலோக அயனி காலியிடங்களிலிருந்து அதிக செறிவற்ற தளங்கள் ஏற்படலாம் என்பதால் கட்டமைப்பு குறைபாடுகள் அமிலத்தன்மை அல்லது காரத்தன்மைக்கு பெரிதும் பங்களிக்கும். மேற்பரப்பு அமிலத்தன்மை/காரத்தன்மை குறிகாட்டி முறையை தீர்மானிக்கும் முறைகள் ஒரு காட்டி மூலக்கூறின் உறிஞ்சுதல் முதலில் திட அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் வலிமையை வரிசைப்படுத்த ஹம்மெட்டால் முன்மொழியப்பட்டது. இந்த நுட்பம் உலோக ஆக்சைடுகளில் மேற்பரப்பு ப்ரோன்ஸ்டெட் தளங்களுக்கு மட்டுமே பொருந்தும். ஹாம்மெட்டின் கூற்றுப்படி, ஒரு ப்ரோன்ஸ்டெட் மேற்பரப்பு தளத்தின் வலிமையை ஹாம்மெட் அமிலத்தன்மை செயல்பாட்டால் தீர்மானிக்க முடியும், அங்கு பி அடிப்படை காட்டி மூலக்கூறு ஆகும். ப்ரான்ஸ்டெட் அமில தளங்களின் செறிவை ஆக்சைடின் தொங்கலை ஒரு அமிலம்/காரக் குறியீட்டுடன் டைட்டிரேட் செய்வதன் மூலம் தீர்மானிக்க முடியும். இருப்பினும், இந்த முறை பல சிக்கல்களுக்கு உட்பட்டது. உதாரணமாக, ப்ரோன்ஸ்டெட் அமில தளங்களை மட்டுமே இந்த முறையின் மூலம் அளவிட முடியும். உலோக ஆக்சைடு மேற்பரப்புகள் ப்ரோன்ஸ்டெட் மற்றும் லூயிஸ் அமில தளங்கள் இரண்டையும் ஒரே நேரத்தில் கொண்டிருக்கலாம், இது ஆக்சைடு மற்றும் காட்டி இடையே ஒரு குறிப்பிடப்படாத தொடர்புக்கு வழிவகுக்கிறது. மேலும், கோட்பாடு பிரிவில் கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, காட்டி மூலக்கூறுகளின் உறிஞ்சுதலின் போது அண்டை தளங்களின் இடையூறு இந்த மாதிரியின் ஒருமைப்பாட்டை சமரசம் செய்கிறது. உறிஞ்சப்பட்ட ஆய்வு மூலக்கூறுகளின் ஐஆர் நிர்ணயம் மிகவும் பலவீனமான அடிப்படை அல்லது அமில ஆய்வு மூலக்கூறுகளின் உறிஞ்சுதல் ப்ரோன்ஸ்டெட் மற்றும் லூயிஸ் அமில-அடிப்படை தளங்களின் படத்தை வழங்க உதவும். மேற்பரப்பு தளங்கள் மற்றும் உறிஞ்சப்பட்ட மூலக்கூறுகளின் அகச்சிவப்பு நிறமாலை பின்னர் உறிஞ்சுதலின் போது அதிர்வு அதிர்வெண்களில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் கண்காணிக்க பயன்படுத்தப்படலாம். மிகவும் பலவீனமான அமில ஆய்வு மூலக்கூறு தொந்தரவு செய்யும் அண்டை தளங்களைக் குறைக்க பயன்படுத்தப்படலாம், இதனால் மேற்பரப்பு அமிலத்தன்மை அல்லது காரத்தன்மை பற்றிய துல்லியமான அளவீட்டைப் பெற முடியும். அம்மோனியா, பைரிடின், அசிட்டோனிட்ரைல், கார்பன் மோனாக்சைடு மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு உள்ளிட்ட பல்வேறு ஆய்வு மூலக்கூறுகள் பயன்படுத்தப்படலாம். உலோக ஆக்சைடுகளின் அமில-கார பண்புகளை விவரிப்பதற்கான இரண்டு நம்பிக்கைக்குரிய முறைகள் உறிஞ்சுதல் என்தால்பிகளின் கலோரிமெட்ரிக் அளவீடுகள் மற்றும் வெப்பநிலை திட்டமிடப்பட்ட உறிஞ்சுதல் ஆகும். அடிப்படை அல்லது அமில ஆய்வு மூலக்கூறுகளின் உறிஞ்சுதலின் வெப்பத்தின் அளவீடு உலோக ஆக்சைடு மேற்பரப்புகளில் அமில மற்றும் அடிப்படை தளங்களைப் பற்றிய விளக்கத்தை வழங்க முடியும். வெப்பநிலை திட்டமிடப்பட்ட உறிஞ்சுதல் ஒரு ஆய்வு மூலக்கூறுடன் மேற்பரப்பை நிறைவு செய்வதன் மூலமும், வெப்பநிலையின் செயல்பாடாக மேற்பரப்பில் இருந்து உறிஞ்சப்படும் அளவை அளவிடுவதன் மூலமும் அமில-கார பண்புகள் பற்றிய தகவல்களை வழங்குகிறது. கலோரிமெட்ரிக் முறை உறிஞ்சுதலின் வெப்பத்தை அளவிடுவதன் மூலம் அசிட்டேட் பண்புகளின் அளவு வெப்ப இயக்கவியல் அளவை வழங்குகிறது. கலோரிமெட்ரிக் முறைகள் மொத்த அமிலத்தன்மை அல்லது காரத்தன்மை அளவிடுவதாகக் கருதப்படலாம், ஏனெனில் இது லூயிஸ் அல்லது ப்ரோன்ஸ்டெட் தளங்களுக்கு பாகுபாடு காட்டுவதில்லை. இருப்பினும், உறிஞ்சுதலின் வேறுபட்ட வெப்பங்கள் ஐஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி போன்ற பிற நுட்பங்களுடன் இணைக்கப்படும்போது, அமில-கார உறிஞ்சுதல் தளங்களின் தன்மை மற்றும் விநியோகத்தைப் பெறலாம். மேற்பரப்பு அமிலத்தன்மை/காரத்தன்மை ZrO2 சிர்கோனியா பற்றிய வழக்கு ஆய்வு வெப்பநிலையைப் பொறுத்து மோனோக்ளினிக், டெட்ராகோனல் அல்லது கியூபிக் படிக அமைப்பில் உள்ளது. ஆக்சைடின் மேற்பரப்பு அமிலத்தன்மை மற்றும் காரத்தன்மை படிக அமைப்பு மற்றும் மேற்பரப்பு நோக்குநிலையைப் பொறுத்தது. சிர்கோனியாவின் மேற்பரப்புகளில் ஹைட்ராக்சில் குழுக்கள் உள்ளன, அவை ப்ரோன்ஸ்டெட் அமிலங்கள் அல்லது காரங்களாக செயல்பட முடியும், மேலும் ஒருங்கிணைப்பு-நிறைவுறா Zr4 + O2-அமில கார ஜோடிகள் அதன் ஒட்டுமொத்த அமில-கார பண்புகளுக்கு பங்களிக்கின்றன. மோனோக்ளினிக் சிர்கோனியா டெட்ராகோனலை விட மிகவும் அடிப்படை என்று உறிஞ்சுதல் ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன, ஏனெனில் இது CO2 உடன் வலுவான பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது. சிஓ உறிஞ்சுதல் டெட்ராகோனல் கட்டத்தில் மோனோக்ளினிக் கட்டத்தை விட அதிக அமில லூயிஸ் அமில தளங்கள் உள்ளன என்பதைக் காட்டுகிறது, ஆனால் இது லூயிஸ் அமில தளங்களின் குறைந்த செறிவைக் கொண்டுள்ளது. ஒளிச்சேர்க்கை உதவி செயல்முறைகள் மின்னணு பட்டை அமைப்பு மாற்றம் உலோக ஆக்சைடுகளின் மொத்த மின்னணு பட்டை அமைப்பு ஆக்ஸிஜன் அணுக்களில் இருந்து ஒன்றுடன் ஒன்று 2p சுற்றுப்பாதைகளைக் கொண்டுள்ளது, இது குறைந்த ஆற்றல், அதிக மக்கள்தொகை கொண்ட இணைப்புப் பட்டையை உருவாக்குகிறது, அதே நேரத்தில் குறைந்த மக்கள்தொகை கொண்ட, அதிக ஆற்றல் கடத்தல் பட்டை மாற்றம் உலோக நேர்மின் அயனியின் ஒன்றுடன் ஒன்று d சுற்றுப்பாதைகளைக் கொண்டுள்ளது. உலோகங்களுக்கு மாறாக, தொடர்ச்சியான மின்னணு நிலைகளைக் கொண்ட பேண்ட் கொண்ட, குறைக்கடத்திகள் ஒரு பேண்ட் இடைவெளியைக் கொண்டுள்ளன, இது கடத்தல் பேண்ட்/வேலன்ஸ் பேண்டில் பிரிக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்/துளை ஜோடிகளின் மறுசீரமைப்பைத் தடுக்கிறது. இந்த எலக்ட்ரான்/துளை பிரிப்புகளின் நானோ விநாடி அளவிலான ஆயுட்காலம் குறைக்கடத்தி மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்பட்ட இனங்களுடன் சார்ஜ் பரிமாற்றம் ஏற்பட அனுமதிக்கிறது. இனங்களின் குறைப்பு தொடங்குவதற்கு ஒரு ஏற்பியின் திறன் குறைக்கடத்தியின் கடத்தல் பட்டை திறனை விட அதிக நேர்மறையாக இருக்க வேண்டும். மாறாக, நன்கொடையாளர் இனங்களின் ஆற்றல் இனங்களின் ஆக்சிஜனேற்றம் ஏற்படுவதற்கு குறைக்கடத்தியின் வேலன்ஸ் பேண்டை விட எதிர்மறையாக இருக்க வேண்டும். அரை-கடத்தும் உலோக ஆக்சைடின் மேற்பரப்புக்கு அருகில் வேலன்ஸ் மற்றும் கடத்தல் பட்டைகள் அதிக ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன, இது பேண்ட் ஆற்றல் வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி பேண்ட் ஆற்றலை மேல்நோக்கி வளைக்க காரணமாகிறது, அதாவது வேலன்ஸ் பேண்டிலிருந்து கடத்தல் பட்டைக்கு ஒரு எலக்ட்ரானை ஊக்குவிப்பதன் மூலம் பேண்ட் இடைவெளியை விட அதிக ஆற்றல் ஒளி மூலம் எலக்ட்ரான் திடத்தின் பெரும்பகுதியை நோக்கி அல்லது எதிர் மின்முனைக்கு இடம்பெயர்வதில் விளைகிறது, அதே நேரத்தில் வேலன்ஸ் பட்டையில் எஞ்சியிருக்கும் துளை மேற்பரப்பை நோக்கி நகர்கிறது. மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள துளைகளின் அதிகரித்த செறிவு திடப்பொருளுக்கு எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தை எளிதாக்குகிறது, எடுத்துக்காட்டாக ரெடாக்ஸ் ஜோடி டி-/ டி இன் ஆக்சிஜனேற்றத்தின் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. திட கதிர்வீச்சின் பெரும்பகுதியில் இருந்து எலக்ட்ரான்களை அகற்றுவதற்கான எந்த பொறிமுறையும் இல்லாத நிலையில், எலக்ட்ரான்களை கடத்தல் பட்டைக்கு தொடர்ந்து தூண்டுகிறது, இது வேலன்ஸ் பட்டையில் துளைகளை உருவாக்குகிறது. இது மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள பட்டை ஆற்றல்களின் மேல்நோக்கி வளைவதைக் குறைப்பதற்கும், குறைப்பு எதிர்வினைகளுக்கு உற்சாகமான எலக்ட்ரான் கிடைப்பதில் அடுத்தடுத்த அதிகரிப்புக்கும் வழிவகுக்கிறது. மொத்த உலோகத்திற்கான துளைகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் அடிப்படையில் வேலன்ஸ் மற்றும் கடத்தல் பட்டைகளின் எண்ணிக்கையை விவரிக்க பின்வரும் சமன்பாடுகள் பயனுள்ளதாக இருக்கும். இது மொத்த உலோக கடத்தல் பட்டையில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் அடர்த்தி மற்றும் மொத்த உலோக இணைப்புப் பட்டையில் உள்ள துளைகளின் அடர்த்தி ஆகும். Ec என்பது கடத்தல் பட்டையின் மிகக் குறைந்த ஆற்றல், Ef என்பது ஃபெர்மி ஆற்றல் (எலக்ட்ரான்களின் மின் வேதியியல் ஆற்றல்), EV என்பது இணைப்புப் பட்டையின் மிக உயர்ந்த ஆற்றல், Nc என்பது கடத்தல் பட்டையில் (மாறிலி) ஒரு எலக்ட்ரானின் பயனுள்ள நிறை மற்றும் இயக்கம், மற்றும் Nv என்பது ஒரு இணைப்புப் பட்டை துளையின் (மாறிலி) பயனுள்ள நிறை மற்றும் இயக்கம். இங்கு k என்பது போல்ட்ஸ்மேன்ஸ் மாறிலி மற்றும் T என்பது கெல்வின்களில் உள்ள முழுமையான வெப்பநிலை. குவாண்டம் இயக்கவியல் இடையூறு கோட்பாட்டின் பயன்பாடு ஒரு மின்னணு மாற்றம் நிகழும் நிகழ்தகவைக் கணக்கிட உதவும். நிகழ்தகவு என்பது கதிர்வீச்சு புலத்தின் வீச்சின் சதுரம், E0, மற்றும் மாற்றம் இருமுனை தருணத்தின் சதுரம் |μif | க்கு விகிதாசாரமாகும். ஒளி வினையூக்கி நிகழ்வுகளுக்கு உட்படும் ஒரு சிறந்த அமைப்பிற்கான குவாண்டம் விளைச்சல் உறிஞ்சப்படும் ஒரு ஃபோட்டானுக்கு நிகழும் நிகழ்வுகளின் எண்ணிக்கையாக அளவிடப்படுகிறது. குவாண்டம் விளைச்சலை தீர்மானிப்பதில் பொதுவான அனுமானம் என்னவென்றால், அனைத்து ஃபோட்டான்களும் குறைக்கடத்தி மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்படுகின்றன, மேலும் குவாண்டம் விளைச்சல் வெளிப்படையான குவாண்டம் விளைச்சல் என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. திடமான மேற்பரப்பால் உறிஞ்சப்படும் உண்மையான ஃபோட்டான்களை அளவிடுவதில் உள்ள சிரமம் காரணமாக இந்த அனுமானம் அவசியம். குவாண்டம் விளைச்சல், சார்ஜ் பரிமாற்ற விகிதம், kCT மற்றும் எலக்ட்ரான்/துளை மறுசீரமைப்பு விகிதம், kR ஆகியவற்றுக்கு இடையிலான உறவு பின்வரும் சமன்பாட்டால் வழங்கப்படுகிறது. மாற்றம் உலோக ஆக்சைடு மேற்பரப்புகளில் ஒளி குறைக்கப்பட்ட மூலக்கூறு மாற்றங்களை இரண்டு பொது வகுப்புகளில் ஒழுங்கமைக்கலாம். வினையூக்கி அடி மூலக்கூறுடன் வினைபுரியும் உறிஞ்சியின் ஒளிச்சேர்க்கை ஒரு வினையூக்கி ஒளிச்சேர்க்கை என வகைப்படுத்தப்படுகிறது. வினையூக்கியின் ஒளிச்சேர்க்கையைத் தொடர்ந்து வினையூக்கி ஒரு தரை நிலை எதிர்வினையுடன் தொடர்புகொள்வது ஒரு உணர்திறன் கொண்ட ஒளிச்சேர்க்கை என வகைப்படுத்தப்படுகிறது. ஒளி-உதவி உறிஞ்சுதல் மற்றும் உறிஞ்சுதல் உறிஞ்சுதல் மற்றும் உறிஞ்சுதல் இரண்டையும் டிரான்ஸ் மெட்டல் ஆக்சைடுகளை ஒளிக்கு வெளிப்படுத்துவதன் மூலம் ஊக்குவிக்க முடியும், இது சோதனை நிலைமைகளால் கட்டுப்படுத்தப்படும் முக்கிய செயல்முறையாகும். குறைந்த அழுத்தத்துடன் அறை வெப்பநிலையில் TiO2 அல்லது ZnO ஐ ஒளிரச் செய்வதன் மூலம் ஆக்ஸிஜனை உறிஞ்சுவது ஆக்ஸிஜனை உறிஞ்சுவதில் விளைகிறது, அதே நேரத்தில் அதிக அழுத்தத்தில் வெளிச்சம் ஒளி-உதவி உறிஞ்சுதலுக்கு வழிவகுக்கிறது. அதிக வெப்பநிலையில் எதிர் விளைவு காணப்படுகிறது, குறைந்த அழுத்தம் உறிஞ்சுதலுக்கு வழிவகுக்கிறது, மேலும் அதிக அழுத்தம் உறிஞ்சுதலை ஏற்படுத்துகிறது. கேஸ் மற்றும் பலர். ZnO மீது NO இன் ஒளி-உதவி வேதியியல் உறிஞ்சுதல் பற்றிய ஒரு ஆய்வை நடத்தியது, இருண்ட நிலைமைகளின் கீழ் NO இன் மிகக் குறைந்த அளவு உலோக ஆக்சைடில் உறிஞ்சப்படுவதைக் கண்டறிந்தது, இருப்பினும் ஒளியின் கீழ் ZnO மீளமுடியாத வகையில் NO ஐ உறிஞ்சுகிறது, அவற்றின் மாதிரி கதிர்வீச்சு நிறுத்தப்பட்ட பிறகு எந்த உறிஞ்சுதலையும் காட்டவில்லை. உலோக ஆக்சைடு மேற்பரப்புகளில் உறிஞ்சுதல் மற்றும் உறிஞ்சுதல் நடைபெறும் செயல்முறை திடமான மேற்பரப்பில் துளைகளின் புகைப்பட உருவாக்கம் தொடர்பானது, அவை ஒரு இடைநிலை உலோக ஆக்சைடுகளின் மேற்பரப்பில் ஹைட்ராக்சில் குழுக்களால் சிக்கியிருப்பதாக நம்பப்படுகிறது. இந்த சிக்கிய துளைகள் ஒளி-உற்சாகமான எலக்ட்ரான்களை வேதியியல் உறிஞ்சுதலுக்கு கிடைக்க அனுமதிக்கின்றன. உயர் அல்லது குறைந்த இணைப்புள்ள ஒரு நேர்மின் அயனியின் ஊக்கமருந்து உலோக ஆக்சைடின் மின்னணு பண்புகளை மாற்றும். அதிக இணைப்புள்ள நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் ஊக்கமருந்து செயல்முறை என்பது பெரும்பாலான மொத்தத்தில் அனுபவித்த இடைநிலை உலோக நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் நேர்மின் லீ உடன் ZnO இன் ஊக்கமருந்து ஆக்ஸிஜனின் அதிக ஒளி-உறிஞ்சுதலுக்கு வழிவகுக்கிறது, அதே நேரத்தில் Ga அல்லது Al உடன் ஊக்கமருந்து ஆக்ஸிஜனின் ஒளி-உறிஞ்சுதலை அடக்குகிறது. ஒளி-உறிஞ்சுதலின் போக்குகள் ஒளி-ஆக்சிஜனேற்ற வினையூக்கியின் போக்குகளைப் பின்பற்ற முனைகின்றன, இது TiO2 மற்றும் ZnO இன் உயர் அளவிலான ஒளி-ஆக்சிஜனேற்ற வினையூக்கி செயல்பாட்டால் காட்டப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் V2O5 போன்ற பிற இடைநிலைக் கூறுகள் ஒளி-ஆக்சிஜனேற்ற வினையூக்கி பதிலைக் காட்டவில்லை, அதே போல் ஒளி-செயல்படுத்தப்பட்ட ஆக்சிஜனின் உறிஞ்சுதலும் இல்லை. திரவ-கட்ட ஒளிச்சேர்க்கை ஒளிச்சேர்க்கை மிகவும் உற்சாகமான மற்றும் மிகவும் ஆய்வு செய்யப்பட்ட பயன்பாடுகளில் ஒன்றாகும், இது சுற்றுச்சூழல் தூய்மைப்படுத்தலுக்கு பொருந்தும் என்பதால் கரிமங்களின் ஒளிச்சேர்க்கை ஆகும். திட மேற்பரப்புடன் வாயு கட்ட தொடர்புகளுக்கு மாறாக, திரவ திட இடைமுகத்துடன் தொடர்புடைய ஏராளமான மாறிகள் (அதாவது. கரைசல் pH, ஒளி வினையூக்கி செறிவு, கரைப்பான் விளைவுகள், பரவல் விகிதம் போன்றவை) நிலையான சோதனை முடிவுகளை உருவாக்க இந்த மாறிகளைக் கட்டுப்படுத்த அதிக கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும். சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உயிரினங்களை நிலைநிறுத்துவதற்கான தீர்வுகளின் திறன் காரணமாக பலவிதமான எதிர்வினைகள் சாத்தியமாகிறது, இதனால் உலோகத்திலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை ஒரு நடுநிலை இனத்திற்கு சேர்க்க முடியும், இது ஒரு எதிர்மின் அயனியை உருவாக்குகிறது, இது மேலும் வினைபுரியும், அல்லது ஒரு எலக்ட்ரானை அகற்ற ஒரு துளை, கரைசலில் மேலும் வினைபுரியும் ஒரு நேர்மின் அயனியை உருவாக்குகிறது. கரைசலில் இருந்து உறிஞ்சப்படும் உயிரினங்களின் ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கு முன்மொழியப்பட்ட ஒரு வழிமுறை, மேற்பரப்புக்கு இடம்பெயர்ந்து உறிஞ்சப்படும் ஹைட்ராக்சில் குழுக்களுடன் வினைபுரியும் வேலன்ஸ் துளைகளால் ஹைட்ராக்சில் ரேடிக்கல் உற்பத்தி ஆகும், இதன் விளைவாக மிகவும் வலுவான ஆக்ஸிஜனேற்ற ரேடிக்கல் ஏற்படுகிறது. ஹைட்ராக்சிலேட்டட் ஆக்சிஜனேற்ற இடைநிலைகள் மற்றும் ஹைட்ராக்சில் ரேடிக்கல்களின் அடையாளம் இந்த முன்மொழியப்பட்ட பொறிமுறையை ஆதரிக்கிறது, இருப்பினும் இது வேலன்ஸ் துளைகளால் கரிம எதிர்வினையின் நேரடி ஆக்சிஜனேற்றத்தின் சாத்தியத்தை மறுக்கவில்லை, ஏனெனில் இரு சந்தர்ப்பங்களிலும் ஒத்த இடைநிலைகள் எதிர்பார்க்கப்படும். சில ஒளி-ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்வினைகள் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளன. புகைப்படக் குறைப்பில் உலோக ஆக்சைடின் ஊக்குவிக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் ஒரு ஏற்பி இனத்தால் ஏற்றுக்கொள்ளப்படுகிறது. கீழே உள்ள அட்டவணையில் காட்டப்பட்டுள்ள CO2 குறைப்பு விஷயத்தில், நீரிய அமைப்பில் கரைந்த ஆக்ஸிஜன் இல்லாதது புரோட்டான்களைக் குறைத்து ஹைட்ரஜன் ரேடிக்கல்களை உருவாக்க விரும்புகிறது, பின்னர் அவை CO2 ஐ HCOOH ஆகக் குறைக்கின்றன. HCOOH ஐ மேலும் HCOH மற்றும் தண்ணீராகக் குறைக்கலாம். மேலும் குறைப்பு CH3 உற்பத்திக்கு வழிவகுக்கிறது இது CH4 அல்லது C2H6 போன்றவற்றை உற்பத்தி செய்ய பல வழிகளில் ஒருங்கிணைக்க முடியும். வாயு-கட்ட ஒளிச்சேர்க்கை உலோக ஆக்சைடுகள் ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் வாயு கட்ட எதிர்வினைகளை ஊக்குவிக்கவும், வினையூக்கியின் வெப்ப செயல்பாட்டிலும் சிறந்து விளங்குகின்றன. உலோக ஆக்சைடின் பேண்ட் இடைவெளியை விட அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஒளியுடன் தூண்டப்படும்போது ஹைட்ரோகார்பன்கள், ஆல்கஹால்கள், கார்பன் மோனாக்சைடு மற்றும் அம்மோனியாவின் ஆக்சிஜனேற்றம் ஏற்படுகிறது. ஹோமோஃபாசிக் மற்றும் ஹெட்டோரோஃபாசிக் ஒளி-தூண்டப்பட்ட ஆக்ஸிஜன் ஐசோடோப்பு பரிமாற்றமும் TiO2 மற்றும் ZnO இல் காணப்பட்டுள்ளது. ஹோமோஃபாசிக் ஐசோடோப்பு பரிமாற்றம் என்பது மற்றும் இருந்து உற்பத்தி ஆகும். ஹெட்டோரோஃபாசிக் ஐசோடோப்பு பரிமாற்றம் என்பது ஒரு ஆக்ஸிஜன் ஐசோடோப்பை உலோக ஆக்சைடு (லாட்) இன் லட்டிஸுக்கு வேதியியல் உறிஞ்சுதல் மற்றும் வாயு கட்டத்தில் உள்ள ஆக்ஸிஜன்களில் ஒன்றை லட்டிஸ் ஆக்ஸிஜனுடன் மாற்றுவது பின்வரும் எதிர்வினையில் காட்டப்பட்டுள்ளது. குறிப்புகள் மேற்பரப்பு அறிவியல் மாற்றம் உலோக ஆக்சைடுகள் மாற்றம் உலோகங்கள்