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——這是水合離子概念提出100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。

今天（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)成果已于今天在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）雜志發(fā)表,。

《科學(xué)》（Science）雜志在創(chuàng)刊125周年之際，曾公布本世紀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,。

水與其他物質(zhì)的相互作用同樣非常復(fù)雜,。北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心教授江穎說，由于水是強極性分子,，它作為溶劑能使很多鹽發(fā)生溶解,，而且能與溶解的離子結(jié)合在一起形成團簇，此過程稱為離子水合——這種過程可以說是無處不在,，而且在眾多物理,、化學(xué)、生物過程中扮演著重要的角色,，比如鹽的溶解,、電化學(xué)反應(yīng)、生命體內(nèi)的離子轉(zhuǎn)移,、大氣污染,、海水淡化、腐蝕等,。

事實上,，離子水合物的微觀結(jié)構(gòu)和動力學(xué)一直是學(xué)術(shù)界爭論的焦點。早在19世紀末,，人們就意識到離子水合的存在并開始了系統(tǒng)的研究,，然而，盡管經(jīng)過了100多年的努力,，離子的水合殼層數(shù),、各個水合層中水分子的數(shù)目和構(gòu)型,、水合離子對水氫鍵結(jié)構(gòu)的影響等諸多問題,，至今仍沒有定論。

究其原因,，關(guān)鍵在于缺乏單原子,、單分子尺度的表征和調(diào)控手段，以及精準可靠的計算模擬方法。近年來,，中國科學(xué)院院士王恩哥,、北京大學(xué)教授江穎與同事、學(xué)生一起合作,，發(fā)展了原子水平上的高分辨掃描探針技術(shù)和針對輕元素體系的全量子化計算方法,，在水/冰的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)研究中得到了成功的應(yīng)用，通過實驗和理論的深度融合,，刷新了人們對水和其他氫鍵體系的認知,。