由江颖教授和王恩哥院士领导的“首次揭示水合离子微观结构”研究成果入选“2018年度中国十大科技进展新闻”
2019年1月2日，由两院院士评选的“2018年度中国/世界十大科技进展新闻”在北京揭晓。北大量子材料科学中心江颖教授和中科院王恩哥院士领导的“首次揭示水合离子微观结构”研究成果入选。这也是继2016年以后，该团队的研究成果第二次入选“中国/世界十大科技进展新闻”。
图：a-e, 钠离子水合物的原子级分辨成像。从左至右，依次为五种离子水合物的原子结构图、扫描隧道显微镜图、原子力显微镜图和原子力成像模拟图。图像尺寸：1.5 nm ×1.5 nm。f,钠离子水合物在NaCl表面输运的幻数效应效果图，表明包含3个水分子的水合物具有异常强的扩散能力。g, 分子动力学模拟得到的不同离子水合物在225K-300K下1ns时间内扩散的均方位移。
离子与水分子结合形成水合离子是自然界最为常见和重要的现象之一，在很多物理、化学、生物过程中扮演着重要的角色。早在19世纪末，人们就意识到离子水合作用的存在并开始了系统的研究。一百多年来，水合离子的微观结构和动力学一直是学术界争论的焦点，至今仍没有定论。究其原因，关键在于缺乏原子尺度的实验表征手段以及精准可靠的计算模拟方法。北大量子材料科学中心江颖教授和王恩哥院士领导的研究团队与徐莉梅研究组与化学与分子工程学院高毅勤研究组等合作，开发了一种基于高阶静电力的新型扫描探针技术，刷新了扫描探针显微镜空间分辨率的世界纪录，实现了氢原子的直接成像和定位，在国际上首次获得了单个钠离子水合物的原子级分辨图像，并发现特定数目的水分子可以将水合离子的迁移率提高几个量级，这是一种全新的动力学幻数效应。该工作首次澄清了界面上离子水合物的原子构型，并建立了离子水合物的微观结构和输运性质之间的直接关联，颠覆了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。这对离子电池、海水淡化、生物离子通道等很多应用领域都具有重要的潜在意义。相关研究论文于2018年5月14日发表在《自然》上。《自然综述•化学》主编David Schilter对该工作进行了亮点评述，认为这项研究获得了“堪称完美的水合离子结构和动力学信息”。
据介绍，中国/世界十大科技进展新闻评选活动由中国科学院、中国工程院主办，中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社承办，在院士、科技人员、科技新闻工作者推荐获选新闻的基础上，由中国科学院院士、中国工程院院士投票评选产生。此项年度评选活动至今已举办了25次。入选新闻囊括了一年来最重要的科学发现和技术突破。评选结果经新闻媒体报道后，在社会上产生了广泛的影响，使社会公众进一步了解了国内科技发展动态，对宣传普及科学技术起到了积极的作用。
此次入选的2018年中国十大科技进展新闻还有：港珠澳大桥正式通车运营；我国新一代“E级超算”“天河三号”原型机首次亮相；我国水稻分子设计育种取得新进展；两只克隆猴在我国诞生；科学家测出国际最精准万有引力常数；科学家首次在超导块体中发现马约拉纳任意子；科学家“创造”世界首例单条染色体真核细胞；国产大型水陆两栖飞机AG600成功水上首飞；我国首个P4实验室正式运行。
链接： http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/1/421679.shtm