中國科學家最新研究揭示“水的奧秘”

記者17日從中國科學院獲悉，該院院士王恩哥與北京大學江穎教授領導的課題組，在國際上首次揭示了水的全量子效應，從全新的角度回答了“水的結構是什么”。

科學家介紹，水的結構之所以復雜，重要原因之一在于水分子之間的氫鍵相互作用。由于氫原子核質量很小，其量子特性不可忽視，氫鍵中也含有一定的量子成分。換言之，研究氫核的量子效應對氫鍵相互作用產生什么影響，對于理解水、冰的微觀結構和反常物性至關重要。

“氫核的量子化研究無論對于實驗還是理論都非常具有挑戰(zhàn)性。”為此，江穎課題組與王恩哥課題組分別在實驗技術和理論方法上尋求突破，成功發(fā)展了對于氫核敏感的超高分辨掃描探針顯微術，實現了單個水分子內部自由度的成像和水的氫鍵網絡構型的直接識別，并探測到氫核的動態(tài)轉移過程。

近期，他們又研發(fā)了一套“針尖增強的非彈性電子隧穿譜”技術，在國際上首次獲得了單個水分子的高分辨振動譜，并由此測得了單個氫鍵的強度。

研究發(fā)現，氫核的量子效應足以對水的結構和性質產生顯著的影響。進一步分析表明，氫核的非簡諧零點運動會弱化弱氫鍵、強化強氫鍵，“這個物理圖像澄清了學術界長期爭論的氫鍵的量子本質。”該課題組的科學家說。

相關研究成果已發(fā)表在國際頂級學術期刊《科學》。該雜志審稿人評價稱相關成果“一定會引起譜學界的廣泛興趣”。(完)中新社北京4月17日電 (記者 張素)