繼2014年獲得世界第一張亞分子級分辨率的水分子圖像后,,中國科學(xué)家再次取得突破,,將分辨率推向了氫原子極限,,首次“看到”水合離子的原子級分辨圖像。
——這是水合離子的概念提出一百多年來,,人類第一次在實空間直接“看到”水合離子的原子級圖像,。
5月14日上午,中國科學(xué)院科學(xué)傳播局在北京舉行新聞發(fā)布會宣布了這項成果,。該工作由北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心江穎課題組,、徐莉梅課題組、北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院高毅勤課題組與中國科學(xué)院/北京大學(xué)王恩哥課題組合作完成,,相關(guān)成果已于當(dāng)天在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志(Nature)發(fā)表,。
中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)講席教授,、中國科學(xué)院大學(xué)卡維里研究所名譽(yù)所長王恩哥說,,我們都知道水的結(jié)構(gòu),但直到這次我們才看清楚水分子中的氫原子在什么位置,。氫原子是世界上最輕的原子,,我們看到了自然界的原子的極限。
水,,這個自然界中最豐富,、人們最為熟悉的物質(zhì),卻也是人類最不了解的物質(zhì)之一,?!犊茖W(xué)》雜志(Science)在創(chuàng)刊125周年之際,公布了本世紀(jì)125個最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題,,其中就包括:水的結(jié)構(gòu)如何,?2015年,《德國應(yīng)用化學(xué)》也將水的相關(guān)問題列入未來24個關(guān)鍵化學(xué)問題,。
在當(dāng)天的發(fā)布會上,,王恩哥說,水之所以如此復(fù)雜,,其中一個重要原因是氫(H)原子核的量子效應(yīng),。水的分子結(jié)構(gòu)很簡單:H2O,而H是元素周期表中最輕的原子,。一般來說,如果原子核較重,,可以近似地把它處理為經(jīng)典粒子,,只需把電子量子化,從而對其進(jìn)行研究——但這種方法套用在H這種“近似電子重量”的原子核身上,,就失效了,。