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通过国产探针显微镜首次“看到”冰表面原子结构

 仪山愚公

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冰的表面结构如何，何时开始融化、如何融化？这些问题困扰科学界已久。由北京大学物理学院、北京怀柔综合性国家科学中心轻元素量子材料交叉平台（简称轻元素平台）组成的研究团队，利用自主研发的国产qPlus型扫描探针显微镜，在国际上首次“看到”冰表面的原子结构，并揭示其在零下153摄氏度即开始融化的奥秘。该成果22日晚发表于国际学术期刊《自然》上。
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回复仪山愚公：工欲善其事，必先利其器。qPlus型探针扫描仪是这一科学发现值得称道的国产仪器！科学发现既离不开科学家精神和智慧，也离不开先进的科研手段！
回复仪山愚公：向中国的科研人员致敬！能看到冰分子原子存在形式，逐渐就能看到其他物质分子的原子存在形式，这何等了的。
回复仪山愚公：水分子结构是以氧原子的sp^3不等性原子杂化轨道同两个氢原子形成正常的化学键，再与另外两个氢原子形成氢键，从而使液态水、特别是固态的冰形成立体网络状结构！
回复仪山愚公：我们通过变温实验，首次在原子尺度上‘看到’冰表面预融化的过程，发现其在零下 153 摄氏度时就开始融化，这对理解冰面的润滑现象、云的形成及冰川的消融过程等至关重要
回复仪山愚公：通过精确控制冰的生长温度与气压，研究人员在冰表面发现了一种长程有序的周期性超结构，其中大小规则的 Ic 和 Ih 纳米晶畴交替排列；通过分析超结构表面的氢核分布，并结合第一性原理计算，研究人员发现这种独特的氢键网络结构能显著减少冰表面悬挂氢核之间的静电排斥能，从而使其比理想冰表面更加稳定。
回复仪山愚公：轻元素平台负责人江颖教授介绍，受研究工具所限，科学界一直无法获得准确原子尺度信息，围绕冰表面结构和预融化机制的争论因此持续了170多年。国际研究普遍认为，冰表面发生预融化的温度在零下70摄氏度以上。

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