据(ju)新华社电 （记者魏梦佳）冰的表面(mian)结(jie)构如何，何时开(kai)始融化、如何融化？这(zhe)些问题困扰科(ke)学界已久。由北京大学物理学院、北京怀柔(rou)综合性国家科(ke)学中心轻元素(su)量子材料交叉(cha)平台（简称轻元素(su)平台）组成的研究团队，利用(yong)自主研发的国产qPlus型扫描探针显微镜，在国际上(shang)首次(ci)“看到”冰表面(mian)的原子结(jie)构，并揭示(shi)其在零(ling)下(xia)153摄氏度即开(kai)始融化的奥秘。该(gai)成果近日发表于国际学术期(qi)刊《自然》上(shang)。

冰表面(mian)是多种(zhong)自然现象和大气反应发生(sheng)的重(zhong)要媒介，对冰的形成、大气平流层中臭氧分(fen)解(jie)及雷(lei)云带电现象等均具有显著影响(xiang)。但因缺乏原子尺度实验工具，科(ke)学界对冰表面(mian)结(jie)构的基(ji)本(ben)问题一直未有明确解(jie)答。轻元素(su)平台特聘研究员田(tian)野介绍，团队利用(yong)qPlus型扫描探针显微镜，开(kai)发出可分(fen)辨氢原子和化学键的成像技术，实现冰表面(mian)水分(fen)子氢键网络的精确识别和氢原子分(fen)布的精准定位。探测发现，冰表面(mian)结(jie)构同(tong)时存在六角密堆积和立方密堆积两种(zhong)排列方式，且拼接堆砌形成稳定的网络结(jie)构。

研究还(hai)揭示(shi)了冰表面(mian)预融化机(ji)制。冰表面(mian)常在低于零(ling)摄氏度下(xia)开(kai)始融化，该(gai)现象被称为冰的预融化。轻元素(su)平台负责人江颖(ying)教授介绍，受研究工具所限，科(ke)学界一直无法(fa)获得准确原子尺度信息，围绕冰表面(mian)结(jie)构和预融化机(ji)制的争(zheng)论因此持续(xu)了170多年。国际研究普遍认为，冰表面(mian)发生(sheng)预融化的温(wen)度在零(ling)下(xia)70摄氏度以上(shang)。