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科學(xué)家終于看清水分子中氫原子位置

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2018-05-15 08:44:55 字號(hào)：A- A A+ 來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

關(guān)鍵字: 離子水合物的原子級(jí)分辨圖像水合離子輸運(yùn)的幻數(shù)效應(yīng)北京大學(xué)江穎中科院王恩哥

人們最熟悉的水，在科學(xué)界仍是最不被了解的物質(zhì)之一。

5月14日，在中科院物理研究所會(huì)議室舉行的發(fā)布會(huì)上，北京大學(xué)物理學(xué)院教授江穎在介紹研究成果。新華社記者金立旺攝

據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》報(bào)道，北京時(shí)間14日23點(diǎn)，《自然》刊登文章，介紹了我國(guó)科學(xué)家在世界上首次看到了離子水合物的原子級(jí)分辨圖像，及發(fā)現(xiàn)了一種水合離子輸運(yùn)的幻數(shù)效應(yīng)。

5月14日，在中科院物理研究所會(huì)議室舉行的發(fā)布會(huì)上，北京大學(xué)物理學(xué)院教授江穎（左）和中科院院士、北京大學(xué)講席教授王恩哥在回答記者提問(wèn)。新華社記者金立旺攝

完成這一工作的是北京大學(xué)江穎課題組、徐莉梅課題組、高毅勤課題組，以及中科院/北京大學(xué)王恩哥課題組。

水與其他物質(zhì)的相互作用十分復(fù)雜。水能使很多鹽溶解，而且能與溶解的離子結(jié)合形成團(tuán)簇，這個(gè)過(guò)程稱為離子水合，形成的是離子水合物。江穎教授說(shuō)，離子水合在眾多物理、化學(xué)、生物過(guò)程中都存在。

“100多年前，科學(xué)家就知道了水合離子的存在，但一直沒(méi)有直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，都是間接的。現(xiàn)在我們直接把這一過(guò)程拍了下來(lái)。”江穎說(shuō)。

中國(guó)科學(xué)家利用自主研發(fā)的非接觸式原子力顯微鏡，在世界上首先看到了水合離子的結(jié)構(gòu)，首次獲得了原子級(jí)分辨成像。王恩哥院士說(shuō)，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。

在研究離子水合物的動(dòng)力學(xué)輸運(yùn)性質(zhì)過(guò)程中，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了一種有趣的“幻數(shù)效應(yīng)”：在氯化鈉的表面，3個(gè)水分子與一個(gè)鈉離子結(jié)合形成了水合離子，其運(yùn)動(dòng)速度極快，也就是說(shuō)包含有3個(gè)水分子的鈉離子水合物具有異常高的擴(kuò)散能力。

據(jù)介紹，這項(xiàng)研究首次建立了離子水合物的微觀結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)性質(zhì)之間的直接關(guān)聯(lián)，刷新了人們對(duì)于離子輸運(yùn)的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。這一認(rèn)識(shí)對(duì)離子電池、防腐蝕、海水淡化、生物離子通道等具有重要的潛在意義。
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- 原標(biāo)題：科學(xué)家終于看清水分子中氫原子位置
- 責(zé)任編輯:尹哲
- 最后更新: 2018-05-15 08:44:55
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