金属氧化物的表面对于多种技术应用至关重要，例如多相催化、薄膜生长、气体传感和防腐[1]。然而，由于氧化物晶体结构和电子结构的复杂性，氧化物的表面科学远远落后于金属或半导体。传统的表面科学技术，通常是扫描隧道显微镜（STM）和低能电子衍射（LEED），通常局限于结构相对简单的单晶表面。金属氧化物通常是良好的绝缘体，无论是带绝缘体还是莫特绝缘体都不适用于STM、LEED以及大多数使用低能电子作为探针的光谱方法。另一方面，氧化物的复杂原子结构导致过多的结构参数无法通过光谱或衍射方法确定。高分辨率透射电子显微镜（TEM）的最新发展为我们克服上述困难提供了机会。随着像差校正的实现，TEM的点分辨率已提高到里程碑式的1埃量级。此外，球差的校正几乎消除了高分辨率图像中的对比度离域。因此，对于真正原子尺度的材料研究来说，高分辨率TEM变得比以前更加强大。在这里，我们将介绍我们最近在氧化物表面的原子和电子结构方面的工作[2-3]。我们将表明，氧化物表面的结构和动力学可以在亚埃尺度上直接成像和测量，精度达到皮安计，与传统的单晶表面科学技术所获得的精度相当。
