据(ju)新华社(she)电 （记者魏(wei)梦佳）冰的(de)表(biao)面结构如何，何时开始(shi)融化、如何融化？这些(xie)问(wen)题困扰科学界已(yi)久。由北京大学物理学院、北京怀柔综合(he)性国家科学中心轻元素量子材料交叉平台(tai)（简称轻元素平台(tai)）组成(cheng)的(de)研(yan)究团(tuan)队，利用(yong)自主研(yan)发的(de)国产qPlus型扫描探针(zhen)显微镜，在国际上首次(ci)“看到(dao)”冰表(biao)面的(de)原子结构，并(bing)揭示其在零下(xia)153摄氏度即开始(shi)融化的(de)奥(ao)秘。该成(cheng)果近日(ri)发表(biao)于国际学术(shu)期刊《自然》上。

冰表(biao)面是多(duo)种自然现象和大气反应发生的(de)重要媒介，对冰的(de)形(xing)成(cheng)、大气平流(liu)层中臭氧(yang)分解及雷云带电现象等均具(ju)有显著影响。但因缺乏原子尺度实验工具(ju)，科学界对冰表(biao)面结构的(de)基本问(wen)题一直未有明确(que)解答。轻元素平台(tai)特(te)聘研(yan)究员(yuan)田野介绍，团(tuan)队利用(yong)qPlus型扫描探针(zhen)显微镜，开发出可分辨氢原子和化学键的(de)成(cheng)像技术(shu)，实现冰表(biao)面水分子氢键网络的(de)精确(que)识别和氢原子分布的(de)精准定位。探测(ce)发现，冰表(biao)面结构同时存在六角密(mi)堆(dui)积和立方密(mi)堆(dui)积两种排(pai)列方式，且拼接堆(dui)砌形(xing)成(cheng)稳(wen)定的(de)网络结构。

研(yan)究还揭示了冰表(biao)面预(yu)融化机制。冰表(biao)面常在低于零摄氏度下(xia)开始(shi)融化，该现象被称为冰的(de)预(yu)融化。轻元素平台(tai)负责(ze)人江(jiang)颖教授(shou)介绍，受(shou)研(yan)究工具(ju)所(suo)限，科学界一直无法(fa)获得准确(que)原子尺度信息，围绕(rao)冰表(biao)面结构和预(yu)融化机制的(de)争论因此持续了170多(duo)年。国际研(yan)究普遍(bian)认为，冰表(biao)面发生预(yu)融化的(de)温度在零下(xia)70摄氏度以上。