氧化物表面与表面氧化的原子尺度细节：以铜及其氧化物为例

金属的氧化和腐蚀是材料科学技术中的基本问题，已使用大量实验和计算方法进行了研究。在此我们回顾近期一些研究，这些研究使我们在原子层面对氧化铜（研究最多且理解最透彻的金属氧化物之一）的认识取得了显著进展。我们表明，已经获得了对亚铜（Cu$_2$O）和铜（CuO）氧化物物理特性及其形成的一些关键过程的良好原子尺度理解。事实上，氧化物的生长已被证明与表面外延，并且在大多数情况下通过氧化物纳米岛的形成进行，这些纳米岛在连续氧气暴露下生长并最终合并。我们还展示了电子结构计算如何日益有助于表征各种铜氧化物表面的结构和能量学。然而许多挑战仍然存在。例如，尚不清楚在何种条件下铜在室温空气中氧化（称为自然氧化）仅导致亚铜氧化膜的形成，还是也导致铜基层的形成。此外，氧化物岛成核的原子尺度细节仍然未知。我们以对未来工作的简要展望结束本综述，并讨论实验技术的最新进展（带来更高的时间和空间分辨率）以及计算方法在准确性、真实性和时间尺度上取得的改进如何使这些问题在不久的将来得到解答。