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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：A- A A+ 來源：科技日報

關(guān)鍵字: 離子水合物的原子級分辨圖像水合離子輸運的幻數(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議室舉行的發(fā)布會上，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)《科技日報》報道，北京時間14日23點，《自然》刊登文章，介紹了我國科學(xué)家在世界上首次看到了離子水合物的原子級分辨圖像，及發(fā)現(xiàn)了一種水合離子輸運的幻數(shù)效應(yīng)。

5月14日，在中科院物理研究所會議室舉行的發(fā)布會上，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。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，這個過程稱為離子水合，形成的是離子水合物。江穎教授說，離子水合在眾多物理、化學(xué)、生物過程中都存在。

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

中國科學(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)，首次獲得了原子級分辨成像。王恩哥院士說，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。

在研究離子水合物的動力學(xué)輸運性質(zhì)過程中，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個水分子與一個鈉離子結(jié)合形成了水合離子，其運動速度極快，也就是說包含有3個水分子的鈉離子水合物具有異常高的擴散能力。

據(jù)介紹，這項研究首次建立了離子水合物的微觀結(jié)構(gòu)和輸運性質(zhì)之間的直接關(guān)聯(lián)，刷新了人們對于離子輸運的傳統(tǒng)認(rèn)識。這一認(rèn)識對離子電池、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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