繼2014年獲得世界首張亞分子級分辨的水分子圖像后,北京大學和中國科學院的科研團隊再次取得突破,首次得到了水合鈉離子的原子級分辨圖像,并發現了一種水合離子輸運的幻數效應。“看見了”水合離子的微觀結構,并揭示了水合離子的“運動習性”。昨日23時,這一成果在國際頂級學術期刊《自然》上發表。據悉,該成果將對海水淡化、離子電池等很多應用領域都將產生深遠影響。
水是自然界中最豐富、人們最為熟悉,同時也是最不了解的一種物質。這次,北大和中科院合作取得的突破為大家揭開了“水”的一層神秘“面紗”。該項目由中國科學院/北京大學王恩哥課題組與北大相關課題組合作完成。在研究中,中科院院士、我國著名物理學家王恩哥與北大教授江穎以及其他同事和學生克服了重重困難,研發了一套獨特的離子操控技術,運用極精密的掃描探針顯微鏡成像技術,成功得到了離子水合物的原子層次圖像。在此基礎上,研究團隊發現了離子水合物奇妙的“動力學幻數效應”:包含特定數目水分子的鈉離子水合物在表面上的“運動能力”極強。
江穎告訴記者,基于這一發現,許多應用科學的研究都可以開辟出全新的道路。例如,海水的主要成分是鹽,其中就包含非常多的鈉離子水合物。因此,在知道了鈉離子水合物的微觀結構和“運動習性”后,可以設計特定對稱性和周期的材料來提高離子的輸運能力和選擇性,實現將鹽離子和水分離,從而達到淡化海水的目的。
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