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　　2005年，著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志在創(chuàng)刊125周年的特刊中，將“水的結(jié)構(gòu)”列為21世紀(jì)最具挑戰(zhàn)性的125個(gè)科學(xué)問(wèn)題之一。2016年4月15日，《科學(xué)》雜志介紹了來(lái)自中國(guó)科學(xué)家的研究成果：中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)教授王恩哥和北京大學(xué)江穎課題組首次揭示了水的全量子效應(yīng)，為解開(kāi)水的結(jié)構(gòu)之謎邁出了重要一步。
　　對(duì)多數(shù)人來(lái)說(shuō)，水就是流動(dòng)的液體。但在微觀層面上，水的結(jié)構(gòu)一直是個(gè)謎。王恩哥解釋：“水分子之間是通過(guò)氫鍵連接而形成的一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。氫鍵不同于一般的化學(xué)鍵，它結(jié)構(gòu)條件比較靈活，在常溫下就容易引起反應(yīng)和變化，并具有動(dòng)態(tài)可逆的特點(diǎn)，對(duì)外部環(huán)境的刺激有著獨(dú)特的響應(yīng)特性，這使得水的結(jié)構(gòu)處于不斷的動(dòng)態(tài)變化之中。到目前為止，還沒(méi)有任何研究能準(zhǔn)確地描述一個(gè)水分子周圍到底有幾個(gè)水分子與之形成氫鍵。”
　　氫鍵，被認(rèn)為是揭示水的結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵一環(huán)?！耙话阏J(rèn)為氫鍵主要是源于經(jīng)典的靜電相互作用?！钡醵鞲缬X(jué)得，氫鍵之間可能還存在量子效應(yīng)，“氫原子核質(zhì)量很小，與其他元素相比，在處理的過(guò)程上除要對(duì)電子波函數(shù)化外，對(duì)核也要考慮波函數(shù)化，這就是所謂的‘全量子化’。全量子效應(yīng)對(duì)于理解氫鍵的本質(zhì)，最終回答水的結(jié)構(gòu)問(wèn)題起著非常關(guān)鍵的作用?！?br/>　　然而，要在實(shí)驗(yàn)中精確測(cè)量氫鍵的量子效應(yīng)極為困難。江穎說(shuō)：“氫鍵的量子效應(yīng)是否存在？到底有多大？學(xué)術(shù)界一直處于激烈爭(zhēng)論之中?！?br/>　　為了找到問(wèn)題的答案，江穎課題組和王恩哥課題組近年來(lái)一直在進(jìn)行相關(guān)研究，并在實(shí)驗(yàn)技術(shù)和理論方法上分別取得突破。這一次，他們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)得了單個(gè)氫鍵的強(qiáng)度。江穎說(shuō)：“我們的實(shí)驗(yàn)首次為這個(gè)問(wèn)題提供了統(tǒng)一的物理圖像，揭示了氫鍵的全量子本質(zhì)，澄清了學(xué)術(shù)界的長(zhǎng)期爭(zhēng)論?！?br/>　　然而要徹底解答“水的結(jié)構(gòu)”問(wèn)題，這還不夠。江穎說(shuō)：“除了全量子效應(yīng)，氫鍵的協(xié)同效應(yīng)也是一個(gè)非常重要的特性。全量子效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)的結(jié)合是現(xiàn)在氫鍵研究的一個(gè)全新的熱點(diǎn)方向，有可能為理解水的結(jié)構(gòu)和很多反常的物性提供答案。我們正在為之而努力?！?br/>　?。ㄔd于《光明日?qǐng)?bào)》 2016-04-17 01版）