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yexuqing木蟲(chóng)之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
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《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）報(bào)道量子中心王恩哥和徐莉梅研究成果 已有8人參與
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《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）報(bào)道量子中心王恩哥和徐莉梅研究成果 日期： 2012-08-13 信息來(lái)源： 物理學(xué)院 冰是自然界中最廣泛存在也是最為人們熟知的物質(zhì)之一。冰對(duì)人類生存乃至整個(gè)自然界變化都有重要影響，因此對(duì)其本質(zhì)的研究一直吸引著科學(xué)家們的廣泛興趣。盡管上百年來(lái)科學(xué)界對(duì)冰的各種形態(tài)及其相變規(guī)律做了大量研究，但對(duì)冰表面結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)物理化學(xué)性質(zhì)的了解長(zhǎng)期以來(lái)仍是一個(gè)空白。 近幾年來(lái)，王恩哥教授課題組在冰表面研究中取得了一系列重要突破。2008年，他們首次發(fā)現(xiàn)并提出了冰表面序參量的概念。由于人們看到的冰是在表面開(kāi)始融化的，一般會(huì)認(rèn)為冰的表面相對(duì)體內(nèi)會(huì)更無(wú)序，也就是“熱”一些。但他們的研究得到了一個(gè)令人驚訝的結(jié)果：冰的表面在融化前會(huì)比體內(nèi)更有序，也就是更“冷”，而且冰的（0001）表面在任何溫度下都不會(huì)發(fā)生有序—無(wú)序相變（Phys. Rev. Lett. 101, 155703 (2008)）。 2011年，他們進(jìn)一步研究并證明冰表面分子空位形成能隨序參量的變化分布的非常寬。例如，在冰的同一表面上，某些分子空位形成能可以僅是其它空位的1/3，大概只有0.1~ 0.2 eV。理想晶態(tài)冰表面上的空位形成能范圍甚至同無(wú)定形冰相當(dāng)。這個(gè)結(jié)論表明冰表面上的空位數(shù)比之前人們估計(jì)的要多得多，從而使冰晶顆粒在物理化學(xué)反應(yīng)中比原來(lái)預(yù)計(jì)的要更加活潑。導(dǎo)致這一反�，F(xiàn)象的根本原因是由于冰表面有效電荷所引起的局域電場(chǎng)，它直接影響著表面層水分子的電偶極矩，進(jìn)而對(duì)不同的表面位置可以給出非常不同的空位形成能。這項(xiàng)研究工作對(duì)了解冰表面的預(yù)溶化過(guò)程至關(guān)重要（NATURE Material 10, 794 (2011)）。 最近，量子中心王恩哥教授、徐莉梅副教授與他們的研究生孫兆茹和潘鼎一起在冰表面吸附方面的研究中取得了新的進(jìn)展。他們首先證明冰表面的吸附不僅僅取決于冰表面最近鄰OH懸掛鍵，也與整個(gè)冰表面懸掛的OH鍵相關(guān)。這是因?yàn)楸砻鎽覓戽I產(chǎn)生的電場(chǎng)是長(zhǎng)程的，因此只考慮最近鄰OH懸掛鍵對(duì)吸附分子的影響不能準(zhǔn)確地描述冰表面的吸附特性。他們還發(fā)現(xiàn)冰表面的吸附能與序參量之間有一個(gè)正比關(guān)系，這預(yù)示著分子吸附更容易發(fā)生在序參量大的冰表面。這項(xiàng)工作不但有助于解釋直接影響地球環(huán)境變化的云層中顆粒物吸附問(wèn)題，還從微觀尺度上揭示了冰的生長(zhǎng)過(guò)程。 這項(xiàng)工作近期發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院刊》(PNAS)上，已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外專家的廣泛關(guān)注。王恩哥教授也應(yīng)邀在2012年美國(guó)化學(xué)年會(huì)（ACS）和2012年國(guó)際計(jì)算物理年會(huì)(CCP)上做大會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告。 編輯：剡溪 |
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