繼2014年獲得世界第一張亞分子級(jí)分辨率的水分子圖像后，中國(guó)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(jí)分辨圖像——這是水合離子概念提出100多年來(lái),，人類第一次在實(shí)空間直接“看到”水合離子的原子級(jí)圖像,。

今天（14日）上午，中國(guó)科學(xué)院科學(xué)傳播局在北京舉行新聞發(fā)布會(huì)宣布了這項(xiàng)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(guó)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(guó)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(jì)125個(gè)最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問(wèn)題，其中就包括：水的結(jié)構(gòu)如何,。2015年,，《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》也將水的相關(guān)問(wèn)題列入未來(lái)24個(gè)關(guān)鍵化學(xué)問(wèn)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(shuō),，由于水是強(qiáng)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(tuán)簇,，此過(guò)程稱為離子水合——這種過(guò)程可以說(shuō)是無(wú)處不在,，而且在眾多物理、化學(xué),、生物過(guò)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(shí)上,，離子水合物的微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)一直是學(xué)術(shù)界爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。早在19世紀(jì)末,，人們就意識(shí)到離子水合的存在并開(kāi)始了系統(tǒng)的研究,，然而，盡管經(jīng)過(guò)了100多年的努力,，離子的水合殼層數(shù)、各個(gè)水合層中水分子的數(shù)目和構(gòu)型,、水合離子對(duì)水氫鍵結(jié)構(gòu)的影響等諸多問(wèn)題,，至今仍沒(méi)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(zhǔn)可靠的計(jì)算模擬方法,。近年來(lái),，中國(guó)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(duì)輕元素體系的全量子化計(jì)算方法,，在水/冰的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)研究中得到了成功的應(yīng)用,，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論的深度融合,，刷新了人們對(duì)水和其他氫鍵體系的認(rèn)知。