中国科学家最新研究揭示“水的奥秘”

记者17日从中国科学院获悉，该院院士王恩哥与北京大学江颖教授领导的课题组，在国际上首次揭示了水的全量子效应，从全新的角度回答了“水的结构是什么”。

科学家介绍，水的结构之所以复杂，重要原因之一在于水分子之间的氢键相互作用。由于氢原子核质量很小，其量子特性不可忽视，氢键中也含有一定的量子成分。换言之，研究氢核的量子效应对氢键相互作用产生什么影响，对于理解水、冰的微观结构和反常物性至关重要。

“氢核的量子化研究无论对于实验还是理论都非常具有挑战性。”为此，江颖课题组与王恩哥课题组分别在实验技术和理论方法上寻求突破，成功发展了对于氢核敏感的超高分辨扫描探针显微术，实现了单个水分子内部自由度的成像和水的氢键网络构型的直接识别，并探测到氢核的动态转移过程。

近期，他们又研发了一套“针尖增强的非弹性电子隧穿谱”技术，在国际上首次获得了单个水分子的高分辨振动谱，并由此测得了单个氢键的强度。

研究发现，氢核的量子效应足以对水的结构和性质产生显著的影响。进一步分析表明，氢核的非简谐零点运动会弱化弱氢键、强化强氢键，“这个物理图像澄清了学术界长期争论的氢键的量子本质。”该课题组的科学家说。

相关研究成果已发表在国际顶级学术期刊《科学》。该杂志审稿人评价称相关成果“一定会引起谱学界的广泛兴趣”。(完)中新社北京4月17日电 (记者 张素)