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　　近期，中科院院士、北京大學(xué)教授王恩哥和北京大學(xué)教授江穎領(lǐng)導(dǎo)的課題組在國(guó)際上首次揭示了水的核量子效應(yīng)，從全新的角度詮釋了水的奧秘。相關(guān)研究成果于4月15日刊發(fā)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
　　“水的結(jié)構(gòu)是什么？”這是《科學(xué)》雜志在創(chuàng)刊125周年時(shí)提出的125個(gè)最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問(wèn)題之一。水的結(jié)構(gòu)之所以如此復(fù)雜，一個(gè)重要原因是源于水分子之間的氫鍵相互作用。由于氫原子核質(zhì)量很小，其量子特性不可忽視，因此氫鍵同時(shí)也包含一定的量子成分。氫核的量子效應(yīng)對(duì)氫鍵相互作用有多大影響？或者說(shuō)氫鍵的量子成分究竟有多大？這個(gè)問(wèn)題對(duì)理解水/冰的微觀結(jié)構(gòu)和反常物性至關(guān)重要。
　　江穎課題組和王恩哥課題組基于掃描隧道顯微鏡研發(fā)了一套針尖增強(qiáng)的非彈性電子隧穿譜技術(shù)，在國(guó)際上首次獲得了單個(gè)水分子的高分辨振動(dòng)譜，并由此測(cè)得單個(gè)氫鍵的強(qiáng)度。通過(guò)可控的同位素替換實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合全量子化計(jì)算模擬，他們發(fā)現(xiàn)氫鍵的量子成分可遠(yuǎn)大于室溫下的熱能，表明氫核的量子效應(yīng)不只是對(duì)經(jīng)典相互作用的簡(jiǎn)單修正，其足以對(duì)水的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)產(chǎn)生顯著的影響。進(jìn)一步深入分析表明，氫核的非簡(jiǎn)諧零點(diǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)弱化弱氫鍵，強(qiáng)化強(qiáng)氫鍵，這個(gè)物理圖像對(duì)于各種氫鍵體系具有相當(dāng)?shù)钠者m性，澄清了學(xué)術(shù)界長(zhǎng)期爭(zhēng)論的氫鍵的量子本質(zhì)。
　?。ㄔd于《科技日?qǐng)?bào)》 2016-04-16 01版）