对于当今的工业和医学而言，很少有化合物像二氧化钛一样重要。尽管其应用具有多样性和广泛性，但仍不清楚与该化合物制成的材料的表面结构及其发生的工艺有关的许多问题。其中一些秘密刚刚向波兰科学院核物理研究所的科学家揭露。这是他们第一次在研究中使用SOLARIS同步加速器。

它在许多化学反应中均被用作催化剂，塑料，油漆或化妆品中的颜料以及医疗植入物中的颜料，从而保证了它们的高生物相容性。二氧化钛(TiO 2)在当今几乎无处不在，这并不意味着其所有特性已经为人类所熟知。由克拉科夫波兰科学院核物理研究所(IFJ PAN)组成的一组科学家，由Jakub Szlachetko博士领导，致力于Solaris同步加速器，已经设法阐明了氧化锌的详细氧化过程钛样品的外层以及材料电子结构的相关变化。在SOLARIS同步加速器上进行的研究计划中，对二氧化钛的研究使IFJ PAN科学家的存在成为可能。该设备是国家同步辐射中心的一部分，坐落在Jagiellonian大学成立600周年校园的克拉科夫。

同步辐射是在1947年发现的，当时通用电气(General Electric)推出了一种加速器，该加速器利用磁铁弯曲了加速电子的路径。然后，这些粒子将开始随机发射光，因此它们损失了能量，而它们原本应该获得能量!因此，同步辐射被认为是不利的影响。仅由于连续产生了同步加速器辐射源，光束才具有更高的强度和更好的发射光质量，包括具有几乎始终相同特性的脉冲的高重复性。

SOLARIS同步加速器是中欧地区最大，最先进的此类设备，它由两个主要部分组成。第一个是40 m长的线性电子加速器。粒子在此处获得600兆电子伏特的能量，然后到达设备的第二部分—圆周为96 m的累积环内部，在其路径中放置了弯曲的磁铁，摆动器和起伏器。这些是交替取向的磁体组，其内部的电子路径形状开始类似于正弦曲线。然后，“颤动”的电子发出同步加速器辐射，并通过测量设备被引导到适当的终端站。SOLARIS产生的电磁波被分类为软X射线。

“ SOLARIS同步加速器的研究开辟了全新的可能性，因此，毫无疑问，波兰和世界各地的许多研究小组都在这里申请了电子束时间。尽管我们的研究所(就像SOLARIS同步加速器一样)都位于克拉科夫， IFJ PAN跨学科研究部主任兼波兰同步辐射学会主席Wojciech M. Kwiatek教授说：Kwiatek教授指出，在由流行病发展导致的出行限制的时代，实际上可以在现场进行高级身体检查是一个巨大的优势。

IFJ PAN的研究人员在XAS实验站进行了由波兰国家科学中心共同资助的最新测量。它记录了X射线是如何在谨慎控制的条件下被研究所以前生产的钛样品的表面层吸收的。

“我们专注于观察样品表面层电子结构的变化，这取决于温度的变化和氧化过程的进行。为此，我们在不同的温度和环境气氛下加热了钛圆盘。在同步加速器实验站，样品用同步加速器辐射(即X射线)照射，由于同步加速器辐射的特性众所周知，因此我们能够使用它来精确确定钛原子的未占据电子态的结构，并在此基础上进行有关材料结构变化的结论。” 学生Klaudia Wojtaszek(IFJ PAN)，该文章的第一作者发表在Journal of Physical Chemistry A上。

二氧化钛以三种多晶型物形式存在，其特征在于不同的晶体学结构。最受欢迎的是金红石，一种在许多岩石中都很常见的矿物(其他品种是锐钛矿和板钛矿)。对SOLARIS同步加速器的研究使克拉科夫的物理学家能够精确地重现金红石相的形成过程。事实证明，它是在比以前认为的更低的温度下形成的。

“我们的研究提供了有关材料结构的基础知识。但是，这种结构与二氧化钛表面的物理化学性质密切相关。因此，潜在地，我们的结果因此可以用于例如优化材料的表面特性。医疗植入物。”负责SOLARIS同步加速器实验进行的Anna Wach博士总结道。