发布在《自然》杂志上的文章首页国际在线报道（记者 林维）：５月１４日，由中国研究团队撰写、有关离子水合物研究成果的论文在国际顶级学术期刊《自然》上发表。据悉，该研究工作首次得到了水合钠离子的原子级分辨图像，并发现了一种水合离子输运的幻数效应。专家表示，该研究无论对于水基础科学还是水应用技术开发都有重要意义。水是自然界中最丰富、人们最为熟悉，同时也是最不了解的一种物质。在学术界，离子水合物的微观结构和动力学一直是争论焦点，这也是科学界研究了近百年的难题。中国研究团队在这个领域探索了二十余年时间，取得了突破性进展。近日，北京大学量子材料科学中心江颖课题组、徐莉梅课题组、北京大学化学与分子工程学院高毅勤课题组与中国科学院/北京大学王恩哥课题组合作，在国际上首次得到了水合钠离子的原子级分辨图像，并发现了一种水合离子输运的幻数效应。据北京大学物理学院量子材料科学中心教授江颖介绍说，能取得这样的研究成果，主要是中国自主研发的高精度仪器设备及自行发展精准的理论方法解决了以往研究中观测手段缺乏和计算困难等难题，首次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，发现含有特定幻数数目水分子的离子水合物具有异常强的扩散能力，从而刷新了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。“我们有很大一部分精力在发展一些可视化的实验技术，希望我们直接用眼睛就能看到水合离子长什么样、它的周围是一个怎样的结构。这个最终我们是用高分辨扫描探针显微镜来实现的。这个显微镜技术中最核心的部分——扫描探头，是由我们自主研发的。通过我们的自主研发，已经把参数推向了极限，而且它的分辨率和灵敏度已经达到国际上最好。另一方面，我们在理论上也做了很多努力和创新性发展。例如王恩哥老师团队发展了全量子化计算方法，这样就突破了水科学领域和计算领域一个很大的瓶颈。”据悉，由中国研究团队所撰写的相关论文于北京时间５月１４日在国际顶级学术期刊《自然》上发表。这项工作也得到了《自然》杂志审稿人的一致好评和欣赏。他们认为该研究成果“会马上引起理论和应用表面科学领域的广泛兴趣”。这项技术未来能够运用于什么方面？北京大学物理学院量子材料科学中心教授江颖表示，研究结果表明，可以通过改变表面晶格的对称性和周期性来控制受限环境或纳米流体中离子的输运，从而达到选择性增强或减弱某种离子输运能力的目的。他以该技术在海水淡化上的应用举例：“大家知道，海水淡化的主要目的是把海水里的盐离子和水分开，一般是使用纳米尺寸的孔道或一些狭窄的通道来实现。现在我们可以通过我们对离子水合物的研究结论，来设计特定对称性和周期性的材料，来促进离子的扩散，让它扩散的快，这样就可以大大提高淡化效率。”此外，江颖表示，该研究成果还可以应用于离子电池、防腐蚀、电化学反应、生物离子通道等相关领域。“还有一个例子，是大家更熟悉的离子电池。大家的手机现在用的都是锂离子电池。如果我们通过对电极材料的界面进行调控、进行合适的裁剪，我们完全有可能提高离子在传输过程中的速率，这样就可以缩短充电时间，而且可能会增大电池的功率。”