結晶材料一般由晶體學取向不一致的眾多小晶粒組成，晶粒的擇優取向叫織構。通常用樣品中(hkl) 取向以及相近取向晶粒的體積分數f(hkl) 度量(hkl)織構。
2018年5月1日，美國斯坦福大學Xiaolin Zheng教授團隊在最新影響因子為32.4的國際頂級學術期刊《Energy & Environmental Science》上發表論文[1]，宣稱在氟摻雜SnO2 (FTO)多晶體上採用鐳射飛濺沉積透過微尺度外延成功製備了主要為(001)取向的BiVO4光陽極，使其太陽能水氧化效率比用旋塗製備的隨機取向BiVO4光陽極增加了驚人的16倍，贏得讚歎，截至2025年1月23日已被引用354次。
然而，青島大學盧朝靖教授和碩士生王辛昱近期審查上述論文時，發現這項研究在評估晶體學織構和論證微尺度外延方面都存在方法錯誤，導致了誤解，嚴重高估了織構分數。很有必要解決和糾正這些問題及其後果。
2025年1月21日，《Energy & Environmental Science》雜誌用11頁版面線上發表了盧教授等的評論文章[2]，質疑Zheng教授組在FTO多晶體上微外延出主要為(001)取向的BiVO4光陽極。評論指出，透過EBSD觀察評估晶體學織構分數不準確，然後用X射線衍射θ-2θ掃描和極圖驗證織構分數存在錯誤。與原文章的主張相反，盧教授等對原文章所呈現資料的重新分析揭示，BiVO4光陽極可能僅含有約6.2%的(001)取向晶粒，(011/101)取向晶粒佔比約2.9%，(024/204)取向晶粒佔比約3.9%。其餘絕大多數晶粒表現出近乎隨機的取向。僅含約6.2%的(001)織構晶粒似乎無法解釋BiVO4光陽極在太陽能水氧化中效率增長16倍。來自不同沉積技術的各種其它微結構變化(如孔隙度和晶粒完整性)對太陽能水分解效率的影響不可被忽視。此外，原文章呈現的TEM/ SAED證據未能充分驗證微觀外延生長。底下FTO層中僅存在稀少的(101)取向晶粒，似乎無法驅動光陽極透過所謂的微尺度外延促進BiVO4的(001)織構生長，也沒有實質證據證實這一主張。原文章使用的幾乎所有微觀結構表徵技術，如θ-2θ掃描X射線衍射、X射線極圖、EBSD、SAED/TEM，都被錯誤地濫用了。表徵方法錯誤極大地影響了織構評估和外延論證。評論建議Zheng教授組提供令人信服的新證據，以證實他們宣稱的透過微尺度外延生長控制BiVO4光陽極晶體學取向。
同日，《Energy & Environmental Science》也刊登了Zheng教授組對評論文章的回應[3]。回應沒有展示任何新的資料或證據，也沒有給出實質性的重新分析，更未指出盧教授質疑中有何漏洞或破綻。注意，回應聲稱的新證據圖1和2分別是原文章中的圖S7和S12，都被評論質疑過。回應中表1列舉的40篇文獻都採用受質疑的織構評估方法，辯護蒼白無效。原作者的回應把質疑焦點之一‘實際實現織構生長’偷換成‘僅僅織構生長的可行性’，還回避了質疑焦點之二‘濫用X射線極圖、EBSD和SAED/TEM技術’。總之，原作者不接受盧教授的質疑結論，回應答非所問，製造混淆，加劇了現有的問題。
難道雙方爭論就公說公有理和婆說婆有理了嗎？當然不是，盧教授的評論和原作者的回應孰對孰錯，相信讀者自有評判。拋開技術細節，無論真相如何，這樣的討論都很有意義。特別是對年輕學生，學習用批判的眼光看問題，不迷信名校、大牛教授、頂刊和大文章，對從事科研工作非常重要。
盧朝靖現任中國物理學會固體缺陷專業委員會顧問委員，長期在鐵電薄膜的取向控制生長等領域從事科學研究，主講授《X射線衍射和電子顯微分析》課程。自2019年9月以來，他還在頂級學術期刊《Science》、《Advanced Functional Materials》、《Nature Communications》和《Science Bulletin》上發表評論文章，分別質疑了美國Switzer教授團隊的“旋塗外延膜”[4]、德國Heiss教授團隊的“噴墨列印外延鈣鈦礦”[5]、美國國家工程院Archer院士團隊的“電沉積高(110)織構金屬鋰”[6]、以及Archer院士團隊在《Science》上報道的“外延電沉積金屬電極”[7]。
[1] 原文章連結https://doi.org/10.1039/c8ee00125a
[2]評論文章連結：https://doi.org/10.1039/d4ee02619e
[3] 原作者的回應連結https://doi.org/10.1039/d4ee04959d
[4] 文獻連結https://doi.org/10.1126/science.aay3894
[5] 文獻連結https://doi.org/10.1002/adfm.202100694
[6] 文獻連結https://doi.org/10.1038/s41467-022-32949-y
[7] 文獻連結https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.05.028
本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。感謝論文作者團隊支援。
