氧化铝 (Al2O3)，也称为矾土、刚玉、蓝宝石或红宝石，是最好的绝缘体之一，用途广泛：可用于电子元件、作为催化剂的支撑材料或作为耐化学腐蚀陶瓷等等。
了解表面原子的精确排列是理解这种材料中化学反应(如催化过程)如何发生的关键。材料内部的原子遵循固定的排列，形成晶体的特征形状。
然而，氧化铝表面的结构与晶体内部的结构有所不同。氧化铝的强绝缘性阻碍了实验研究，半个多世纪以来，其表面结构一直无法精确测定。维也纳技术大学和维也纳大学的研究人员现在已经解决了 Al2O3表面的复杂结构，这一难题在 1997 年被列为“表面科学三大谜团”之一。
Jan Balajka 和 Ulrike Diebold 领导的研究小组在《科学》杂志上发表了其研究成果。
高分辨率显微镜识别表面原子
研究团队使用非接触式原子力显微镜(ncAFM) 分析表面结构。该方法通过扫描安装在石英音叉上的尖头，在距离表面很近的地方生成表面结构的图像。当尖端与表面原子相互作用而不接触材料时，音叉的频率会发生变化。