破世界難題 中國科學家首揭水合離子原子級分辨圖像及幻數效應

举世企业家

2018-05-20

城市云计算中心正在提升政务效率、保障信息安全、节约政府投资等方面发挥积极作用。此外,鹤壁市还在全省率先建成省辖市级综合性数据备份中心,已备份不动产管理信息系统等12类系统数据,为政务信息系统提供了安全可靠、高效便捷的数据容灾备份服务,使全市的数据安全保障能力大大提高;建成的政务信息资源共享交换平台已接入不动产、事业单位法人、市场主体、养老保险、就业、失业保险、医疗保险、社会保险等政务数据,与公安、民政、人社等十多个部门共享基础数据,促进了政务信息资源的共享共用。以智慧鹤壁的发展为例,新型智慧城市正是以信息化创新引领城市发展转型,全面推进新一代信息通信技术与城市发展战略深度融合,提高城市治理能力现代化水平,实现城市可持续发展的新路径、新模式、新形态。在中国智慧城市发展研究中心副主任唐斯斯看来,新型智慧城市建设应着重以提升城市治理能力和服务水平为目标、以解决好城市问题为导向,进而提升人民群众的幸福感和满意度,促进城市发展方式的转型升级。

  破世界難題 中國科學家首揭水合離子原子級分辨圖像及幻數效應过去几轮房地产进入调整周期基本都起源收紧的信贷或者房地产政策,但本轮房地产政策更多是口号式,因为实体经济的疲软,导致投鼠忌器。所有本轮应该出现的调整暂时还未出现,信贷多的刺激依然在持续。大量的资金在进入房地产领域地王是2016年房地产市场最显眼的关键词,截止日前,2016年来中国地王潮刷新历史纪录:(按照单宗地块成交额20亿、溢价率100%计算)。2016年合计成交从超过20亿地块达到了154宗,而其中溢价率超过100%的地王地块达到了88宗,如果按照10亿+溢价率100%的标准,2016年地王地块已经高达163宗。14宗历史上过百亿的高价历史地王里面有5宗出现在2016年,仅8月就出了2宗。

  1986年尹志尧加入LAM公司在研究开发部工作,1991年尹志尧加入应用材料公司,2004年1月,同和陈爱华、杜志游等另外十五名来自硅谷的半导体设备制造专家成立了中微,任董事长。快速导航王晔简介:王晔,女,1989年毕业于复旦大学管理科学系管理科学专业,现任上海微创软件有限公司总裁。曾经在微软中国有限公司工作五年,历任重要管理职务,业绩优秀。2000年4月加盟北京珠穆朗玛电子商务网络服务有限公司(),担任8848上海分公司总经理,积累了丰富的公司管理及市场销售经验。

  报告目录第一章总论第一节项目名称及承担单位一、项目名称二、项目承办单位三、项目建设地点四、可行性研究报告编制单位五、项目承办单位概况第二节项目背景一、行业背景1、国际方面2、国内方面二、行业发展现状1、国际方面2、国内方面三、企业发展定位分析四、项目建设的有利条件第三节可行性研究依据、原则和范围一、可行性研究依据二、可行性研究原则三、可行性研究的范围第四节建设规模、项目方案一、建设规模二、项目方案第五节项目主要技术经济指标第六节可行性研究结论和建议第二章廉租房产业市场分析第一节廉租房产业发展背景和宏观环境分析第二节国内廉租房产业格局分析一、行业总体情况二、廉租房主要企业分析三、廉租房市场分析第三节廉租房市场供需情况分析第四节廉租房产业发展的目标市场分析一、国际目标市场预测二、国内目标市场预测三、拟建项目的目标市场四、竞争力分析1、竞争对手分析2、竞争优势分析五、进入目标市场主要措施第三章项目选址与建设条件第一节项目选址一、地理位置二、气象、水文与地质条件第二节建设条件一、主要原材料供应二、各种劳保用品、办公用品三、公用设施第四章工程技术方案第一节概述一、廉租房技术现状二、本项目的核心技术问题三、主要技术来源第二节主要设备选购第三节质量标准与控制第四节总图运输一、工程概况二、平面布置三、竖向布置四、项目绿化五、项目运输第五节建筑与结构一、工程地质条件二、主要建(构)筑物建筑、结构方案选择三、确定防火、防蚀、防潮、防尘、防水、防烟、隔音、隔热、保温等建筑特殊处理措施四、主要建(构)筑物建筑特征和结构类型第六节给排水一、设计依据二、设计范围三、给水四、排水及污水处理第七节供配电与通讯一、设计依据二、设计范围三、供配电设计四、配电和照明五、接地六、防雷、防静电七、通信第八节供气第九节燃料第十节主要设备表及估价表第五章节约能源第一节概述第二节节约热能措施第三节节电措施第四节节水措施第五节节能效果一、装备节能二、建筑节能三、节能效果第六节节能效果分析结论与建议第六章环境保护第一节本项目执行的相关环保标准第二节概述第三节主要污染源和污染物第四节三废处理方案第五节其它防治措施一、绿化二、环境监测第七章安全与卫生第一节概述第二节设计依据第三节易燃、易爆物质和有害因素第四节设计中所采取的防范和治理措施第五节预期效果及评价第八章消防第一节消防标准及要求第二节消防措施一、总图与建筑二、工艺三、给排水四、电气第九章劳动组织与定员第一节组织机构一、组织结构二、工作制度第二节定员一、管理人员二、劳动人员三、人员培训第十章项目建设进度安排第一节项目进度计划一、建立廉租房项目实施管理机构二、资金筹集安排三、技术获得与转让四、勘察设计和设备订货五、施工准备六、施工和准备七、竣工验收第二节项目计划实施内容表第十一章投资估算第一节工程概况第二节编制依据一、定额依据二、设备价格三、材料价格第三节有关进口设备材料费率标准第四节其他费编制第五节投资分析一、按项目工程性质划分二、按项目费用性质划分第十二章技术经济分析第一节说明第二节基础数据一、方案及售价二、总投资与资金筹措三、税金四、定员及工资标准五、基准收益率第三节财务测算成本费用说明第四节盈利能力分析一、损益和利润分配表二、现金流量表三、计算相关财务指标(投资利润率、投资利税率、财务内部收益率、财务净现值、投资回收期)第五节敏感性分析一、单因素敏感性风险分析二、多因素敏感性分析第六节盈亏平衡分析第七节项目总投资第十三章项目风险分析第一节主要风险一、市场风险1、原材料价格2、能源价格3、市场需求二、技术风险三、其他风险第二节防范和降低风险对策一、市场风险的防范二、技术风险的防范三、其他风险的防范第十四章研究结论与建议第一节可行性研究结论第二节中研普华建议附录一、附图二、附表图表目录图表:廉租房项目场址位置图图表:廉租房项目工艺流程图图表:廉租房项目总平面布置图图表:主要土建工程的平面图图表:廉租房项目所需成果转让协议及成果鉴定图表:主要技术经济指标摘要表图表:廉租房项目投资估算表图表:廉租房项目投入总资金估算汇总表图表:廉租房项目主要单项工程投资估算表图表:廉租房项目流动资金估算表图表:廉租房项目财务评价报表图表:廉租房项目销售收入、销售税金及附加估算表图表:廉租房项目总成本费用估算表图表:廉租房项目财务现金流量表图表:廉租房项目损益和利润分配表图表:廉租房项目资金来源与运用表图表:廉租房项目借款偿还计划表图表:廉租房项目国民经济评价报表图表:廉租房项目国民经济效益费用流量表图表:廉租房项目国内投资国民经济效益费用流量表略……订阅《》请来电咨询400-086-5388报告目录第一章总论第一节项目名称及承担单位一、项目名称二、项目承办单位三、项目建设地点四、可行性研究报告编制单位五、项目承办单位概况第二节项目背景一、行业背景1、国际方面2、国内方面二、行业发展现状1、国际方面2、国内方面三、企业发展定位分析四、项目建设的有利条件第三节可行性研究依据、原则和范围一、可行性研究依据二、可行性研究原则三、可行性研究的范围第四节建设规模、产品方案与产品质量标准一、建设规模二、产品方案三、产品质量执行标准第五节技术方案一、技术方案二、主要技术来源第六节项目主要技术经济指标第七节可行性研究结论和建议第二章新型装饰材料产业市场分析第一节新型装饰材料产业发展背景和宏观环境分析第二节国内新型装饰材料产业格局分析一、行业总体情况二、国内主要新型装饰材料厂家分析三、新型装饰材料市场分析第三节国内新型装饰材料市场供需情况分析第四节国外新型装饰材料市场供需情况分析第五节新型装饰材料产业发展的目标市场分析一、国际目标市场预测二、国内目标市场预测三、拟建生产线的目标市场四、竞争力分析1、竞争对手分析2、竞争优势分析五、进入目标市场主要措施第三章厂址与建设条件第一节厂址一、地理位置二、气象、水文与地质条件第二节建设条件一、主要原材料供应二、包装材料三、零星材料四、各种劳保用品、办公用品五、公用设施第四章工程技术方案第一节概述一、全球新型装饰材料生产技术现状二、本项目的核心技术问题三、主要技术来源四、生产线技术指标及消耗五、生产组织六、工艺流程及物料平衡第二节主生产线各系统一、原料系统二、生产系统三、包装系统第三节生产线主要设备选购第四节控制系统方案第五节产品质量标准与控制第六节总图运输一、工程概况二、平面布置三、竖向布置四、厂区绿化五、全厂运输第七节建筑与结构一、工程地质条件二、主要建(构)筑物建筑、结构方案选择三、确定防火、防蚀、防潮、防尘、防水、防烟、隔音、隔热、保温等建筑特殊处理措施四、主要建(构)筑物建筑特征和结构类型第八节给排水一、设计依据二、设计范围三、给水四、排水及污水处理第九节供配电与通讯一、设计依据二、设计范围三、供配电设计四、车间配电和照明五、接地六、防雷、防静电七、通信第十节压缩空气一、设计依据二、用气负荷三、设备选型及车间布置四、供气第十一节燃料一、燃气用点二、燃气来源三、流程第十二节生产线主要设备表及估价表第五章节约能源第一节概述第二节节约热能措施第三节节电措施第四节节水措施第五节节能效果一、装备节能二、建筑节能三、产品应用的节能效果第六节节能效果分析结论与建议第六章环境保护第一节本项目执行的相关环保标准第二节概述一、废气处理二、废水处理三、固体废弃物处理四、粉尘处理第三节主要污染源和污染物一、废气二、废水三、废渣四、噪声第四节三废处理方案一、废气处理方案二、废渣处理方案三、废水处理方案四、噪音处理方案第五节其它防治措施一、绿化二、环境监测第七章安全与工业卫生第一节概述第二节设计依据第三节生产所用的易燃、易爆物质和生产过程产生的有害因素一、易燃、易爆物质二、粉尘三、噪声四、高温第四节设计中所采取的防范和治理措施一、易燃、易爆物的防护二、除尘三、防噪与减噪措施四、通风降温与空调五、其它措施第五节预期效果及评价第八章消防第一节消防标准及要求第二节消防措施一、总图与建筑二、工艺三、给排水四、电气第九章劳动组织与定员第一节组织机构一、组织结构二、工作制度第二节定员一、管理人员二、生产线生产人员三、人员培训第十章项目建设进度安排第一节项目进度计划一、建立新型装饰材料项目实施管理机构二、资金筹集安排三、技术获得与转让四、勘察设计和设备订货五、施工准备六、施工和生产准备七、竣工验收第二节项目计划实施内容表第十一章投资估算第一节工程概况第二节编制依据一、定额依据二、设备价格三、材料价格第三节有关进口设备材料费率标准第四节其他费编制第五节投资分析一、按项目工程性质划分二、按项目费用性质划分第十二章技术经济分析第一节说明第二节基础数据一、产品方案及售价二、总投资与资金筹措三、税金四、定员及工资标准五、基准收益率第三节财务测算成本费用说明第四节盈利能力分析一、损益和利润分配表二、现金流量表三、计算相关财务指标(投资利润率、投资利税率、财务内部收益率、财务净现值、投资回收期)第五节测算结果第六节敏感性分析一、单因素敏感性风险分析二、多因素敏感性分析第七节结论第八节项目总投资第十三章项目风险分析第一节主要风险一、市场风险1、原材料价格2、能源价格3、市场需求二、技术风险三、其他风险第二节防范和降低风险对策一、市场风险的防范二、技术风险的防范三、其他风险的防范第十四章研究结论与建议第一节可行性研究结论第二节中研普华建议附录一、附图二、附表图表目录图表:新型装饰材料项目场址位置图图表:新型装饰材料项目工艺流程图图表:新型装饰材料项目总平面布置图图表:主要土建工程的平面图图表:新型装饰材料项目所需成果转让协议及成果鉴定图表:主要技术经济指标摘要表图表:新型装饰材料项目投资估算表图表:新型装饰材料项目投入总资金估算汇总表图表:新型装饰材料项目主要单项工程投资估算表图表:新型装饰材料项目流动资金估算表图表:新型装饰材料项目财务评价报表图表:新型装饰材料项目销售收入、销售税金及附加估算表图表:新型装饰材料项目总成本费用估算表图表:新型装饰材料项目财务现金流量表图表:新型装饰材料项目损益和利润分配表图表:新型装饰材料项目资金来源与运用表图表:新型装饰材料项目借款偿还计划表图表:新型装饰材料项目国民经济评价报表图表:新型装饰材料项目国民经济效益费用流量表图表:新型装饰材料项目国内投资国民经济效益费用流量表略……订阅《》请来电咨询400-086-5388报告目录第一章总论第一节项目名称及承担单位一、项目名称二、项目承办单位三、项目建设地点四、可行性研究报告编制单位五、项目承办单位概况第二节项目背景一、行业背景1、国际方面2、国内方面二、行业发展现状1、国际方面2、国内方面三、企业发展定位分析四、项目建设的有利条件第三节可行性研究依据、原则和范围一、可行性研究依据二、可行性研究原则三、可行性研究的范围第四节建设规模、项目方案一、建设规模二、项目方案第五节项目主要技术经济指标第六节可行性研究结论和建议第二章智能住宅产业市场分析第一节智能住宅产业发展背景和宏观环境分析第二节国内智能住宅产业格局分析一、行业总体情况二、智能住宅主要企业分析三、智能住宅市场分析第三节智能住宅市场供需情况分析第四节智能住宅产业发展的目标市场分析一、国际目标市场预测二、国内目标市场预测三、拟建项目的目标市场四、竞争力分析1、竞争对手分析2、竞争优势分析五、进入目标市场主要措施第三章项目选址与建设条件第一节项目选址一、地理位置二、气象、水文与地质条件第二节建设条件一、主要原材料供应二、各种劳保用品、办公用品三、公用设施第四章工程技术方案第一节概述一、智能住宅技术现状二、本项目的核心技术问题三、主要技术来源第二节主要设备选购第三节质量标准与控制第四节总图运输一、工程概况二、平面布置三、竖向布置四、项目绿化五、项目运输第五节建筑与结构一、工程地质条件二、主要建(构)筑物建筑、结构方案选择三、确定防火、防蚀、防潮、防尘、防水、防烟、隔音、隔热、保温等建筑特殊处理措施四、主要建(构)筑物建筑特征和结构类型第六节给排水一、设计依据二、设计范围三、给水四、排水及污水处理第七节供配电与通讯一、设计依据二、设计范围三、供配电设计四、配电和照明五、接地六、防雷、防静电七、通信第八节供气第九节燃料第十节主要设备表及估价表第五章节约能源第一节概述第二节节约热能措施第三节节电措施第四节节水措施第五节节能效果一、装备节能二、建筑节能三、节能效果第六节节能效果分析结论与建议第六章环境保护第一节本项目执行的相关环保标准第二节概述第三节主要污染源和污染物第四节三废处理方案第五节其它防治措施一、绿化二、环境监测第七章安全与卫生第一节概述第二节设计依据第三节易燃、易爆物质和有害因素第四节设计中所采取的防范和治理措施第五节预期效果及评价第八章消防第一节消防标准及要求第二节消防措施一、总图与建筑二、工艺三、给排水四、电气第九章劳动组织与定员第一节组织机构一、组织结构二、工作制度第二节定员一、管理人员二、劳动人员三、人员培训第十章项目建设进度安排第一节项目进度计划一、建立智能住宅项目实施管理机构二、资金筹集安排三、技术获得与转让四、勘察设计和设备订货五、施工准备六、施工和准备七、竣工验收第二节项目计划实施内容表第十一章投资估算第一节工程概况第二节编制依据一、定额依据二、设备价格三、材料价格第三节有关进口设备材料费率标准第四节其他费编制第五节投资分析一、按项目工程性质划分二、按项目费用性质划分第十二章技术经济分析第一节说明第二节基础数据一、方案及售价二、总投资与资金筹措三、税金四、定员及工资标准五、基准收益率第三节财务测算成本费用说明第四节盈利能力分析一、损益和利润分配表二、现金流量表三、计算相关财务指标(投资利润率、投资利税率、财务内部收益率、财务净现值、投资回收期)第五节敏感性分析一、单因素敏感性风险分析二、多因素敏感性分析第六节盈亏平衡分析第七节项目总投资第十三章项目风险分析第一节主要风险一、市场风险1、原材料价格2、能源价格3、市场需求二、技术风险三、其他风险第二节防范和降低风险对策一、市场风险的防范二、技术风险的防范三、其他风险的防范第十四章研究结论与建议第一节可行性研究结论第二节中研普华建议附录一、附图二、附表图表目录图表:智能住宅项目场址位置图图表:智能住宅项目工艺流程图图表:智能住宅项目总平面布置图图表:主要土建工程的平面图图表:智能住宅项目所需成果转让协议及成果鉴定图表:主要技术经济指标摘要表图表:智能住宅项目投资估算表图表:智能住宅项目投入总资金估算汇总表图表:智能住宅项目主要单项工程投资估算表图表:智能住宅项目流动资金估算表图表:智能住宅项目财务评价报表图表:智能住宅项目销售收入、销售税金及附加估算表图表:智能住宅项目总成本费用估算表图表:智能住宅项目财务现金流量表图表:智能住宅项目损益和利润分配表图表:智能住宅项目资金来源与运用表图表:智能住宅项目借款偿还计划表图表:智能住宅项目国民经济评价报表图表:智能住宅项目国民经济效益费用流量表图表:智能住宅项目国内投资国民经济效益费用流量表略……订阅《》请来电咨询400-086-5388

  文科理科北京大学中国人民大学清华大学北京交通大学北京工业大学北京航空航天大学北京理工大学北京科技大学北方工业大学北京化工大学北京服装学院北京邮电大学北京印刷学院北京建筑大学北京石油化工学院北京电子科技学院中国农业大学北京农学院北京林业大学北京协和医学院首都医科大学北京中医药大学北京师范大学首都师范大学首都体育学院北京外国语大学北京第二外国语学院北京语言大学中央财经大学对外经济贸易大学北京物资学院外交学院中国人民公安大学国际关系学院北京体育大学中央音乐学院中国音乐学院中央美术学院中央戏剧学院中国戏曲学院北京电影学院北京舞蹈学院中央民族大学中国政法大学华北电力大学北京信息科技大学中国矿业大学(北京)中国地质大学(北京)北京联合大学北京城市学院中国青年政治学院北京青年政治学院首钢工学院首都经济贸易大学北京工商大学中华女子学院北京工业职业技术学院北京信息职业技术学院北京电子科技职业学院北京科技经营管理学院北京吉利大学北京农业职业学院北京戏曲艺术职业学院北京京北职业技术学院北京经贸职业学院北京经济技术职业学院北京财贸职业学院北京警察学院北京经济管理职业学院北京政法职业学院中国工程物理研究院职工工学院北京劳动保障职业学院北京社会管理职业学院北京大学医学部北京工商大学嘉华学院北京工业大学耿丹学院北京汇佳职业学院北京交通职业技术学院北京科技职业学院北京培黎职业学院北京现代职业技术学院北京邮电大学世纪学院首都师范大学科德学院中国传媒大学中国劳动关系学院中国石油大学(北京)北京第二外国语学院中瑞酒店管理学院北京交通运输职业学院北京新圆明职业学院北京体育职业学院北京电影学院现代创意传媒学院

  还有用户说,网购的水果收货时发现已经烂了、肉制品也解冻了,看到快递员辛苦的表情,也不知道说什么好了。有专家表示,生鲜的消费者规模小且零散化,配送成本高,消费者又希望产品送达时是新鲜的,能够保持好的口感。用户在生鲜电商平台下单,收货后发现产品与图片描述有比较大的差异,有烂果、次果,或海鲜产品已变软甚至解冻渗水,这样的情况屡见不鲜。其实,电商之所以能颠覆传统商业,归根原因正如刘强东所强调的,就是大幅降低了商业流通成本,所以京东做了高效的物流,然而生鲜电商是个例外。

  NRV专用于食品标签上,是用来比较食品营养成分含量多少的一组参考数值。如蛋白质的NRV值是60克,钙的是800毫克等,这些数据是我国营养专家根据我国居民营养素参考摄入量制定出来的。▲水果熟着吃,养人受访专家:中国农业大学食品科学与营养工程学院副教授朱毅天气渐寒,冰凉的水果吃完后可能使肠胃不舒服,如果加热做熟可以减缓这种不适,还有特别的营养功效。水果熟吃可以促进胡萝卜素的吸收。

  作为全球大宗商品计价货币的美元来说,加息预期必将对包括原油在内的大宗商品价格形成利空冲击。  黄金价格下跌加速美元回流。从2005年年底开始,纽约芝加哥交易所黄金价格出现历史性大幅上涨,由不到500美元/盎司飙升至2011年9月美元/盎司的历史最高点,随后一路跌至2015年10月初的1100美元/盎司。

  圖為鈉離子水合物的亞分子級分辨成像。

從左至右,依次為五種離子水合物的原子結構圖、掃描隧道顯微鏡圖、原子力顯微鏡圖和原子力成像模擬圖。 圖像尺寸:。 中科院供圖  新華網北京5月15日電(王瑩)“現在我們用的鋰離子電池,它的充電和放電主要由鋰離子在兩個電極之間來回傳輸實現。

如果我們對電極材料進行精確的界面調控,利用溶劑化離子輸運的幻數效應,則可以提高離子的傳輸速率,從而縮短充電時間和增大電池功率。

”北京大學物理學院量子材料科學中心教授江穎日前向公眾展望了最新研究成果水合離子輸運的幻數效應在未來的應用前景。

近日,該科研團隊繼2014年獲得世界首張亞分子級分辨的水分子圖像後,在國際上首次得到水合鈉離子的原子級分辨圖像,並發現了一種水合離子輸運的幻數效應。

該成果于5月14日在國際學術期刊《自然》(https:////s41586-018-0122-2)上發表。

  水是自然界中最豐富、人們最為熟悉但也最不了解的物質之一。 在《科學》雜志創刊125周年之際,水的結構成為本世紀125個最具挑戰性的科學問題之一。

其中,離子水合物的微觀結構和動力學一直是學術界爭論的焦點。

  科研人員解釋,水與其他物質的相互作用非常復雜。 由于水是強極性分子,它作為溶劑(Solvent)能使很多鹽發生溶解,並且能與溶解的離子結合在一起形成團簇,此過程稱為離子水合(ionhydration),形成的離子水合團簇稱為離子水合物(ionhydrate)。

“離子水合可以説是無處不在,在眾多物理、化學、生物過程中扮演著重要角色,比如:鹽的溶解、電化學反應、生命體內的離子轉移、大氣污染、海水淡化、腐蝕等。 ”江穎説。   離子水合物的微觀結構以及離子水合物的動力學如此重要,在各國科學家長達百余年的努力後,離子的水合殼層數、各個水合層中水分子的數目和構型、水合離子對水氫鍵結構的影響、決定水合離子輸運性質的微觀因素等諸多問題,至今仍沒有定論。

尤其是對于界面和受限體係,由于表面的不均勻性和晶格的多樣性,水分子、離子和表面三者之間的相互作用使得這個問題更加復雜。

“究其原因,關鍵在于缺乏單原子、單分子尺度的表徵和調控手段,以及精準可靠的計算模擬方法。

”江穎解釋。

  為攻破這些科學難題,近年來,中國科學院/北京大學王恩哥課題組、北京大學量子材料科學中心江穎課題組與同事和學生一起合作,發展了原子水平上的高分辨掃描探針技術和針對輕元素體係的全量子化計算方法,在水/冰的結構和動力學研究中得到成功應用,通過實驗和理論的深度融合,澄清了若幹疑難科學問題,刷新了人們對水和其他氫鍵體係的認知。

他們首次在實空間獲得了水分子的亞分子級分辨圖像(,184(2014)),揭示了水團簇分子間結合的氫鍵取向及質子的協同量子隧穿(,235(2015),測得了單個氫鍵的強度及核量子效應的影響(Science352,321(2016)),研究了冰的形核與生長機理以及冰表面的預融化過程(PNAS109,13177(2012))。

這些工作為水合物的原子尺度研究打下堅實基礎。   盡管有這些科研突破作為基礎,研究離子水合物的微觀結構和動力學行為也並非易事。

據江穎介紹,首先面臨的巨大挑戰是如何在實驗上獲得單個離子水合物?“雖然得到離子水合物非常容易(把鹽倒入水中即可),但是這些離子水合物相互聚集、相互影響,水合結構也在不斷變化,不利于高分辨成像。 要得到適合掃描探針顯微鏡研究的單個離子水合物是一件非常困難的事。 ”為了解決這一難題,研究人員基于掃描隧道顯微鏡發展了一套獨特的離子操控技術,來可控的制備單個離子水合物。   實驗制備出的單個離子水合物團簇後,接下來需要通過高分辨成像弄清楚其幾何吸附構型。

由于離子水合物屬于弱鍵合體係,比水分子團簇更加脆弱,因此針尖很容易擾動離子水合物,從而無法得到穩定的圖像。   為克服上述困難,研究人員發展了基于一氧化碳針尖修飾的非侵擾式原子力顯微鏡成像技術,可以依靠極其微弱的高階靜電力來掃描成像。

他們將此技術應用到離子水合物體係,首次獲得了原子級分辨成像,並結合第一性原理計算和原子力圖像模擬,成功確定了其原子吸附構型。 “從圖中可以看到,不僅是水分子和離子的吸附位置可以精確確定,就連水分子取向的微小變化都可以直接識別。 這也是水合離子的概念提出一百多年來,首次在實空間直接“看到”水合離子的原子級圖像。 ”江穎告訴記者。   圖為鈉離子水合物在NaCl表面輸運的幻數效應。 a,第一性原理計算得到的不同離子水合物擴散的勢壘;b,第一性原理計算得到的含有三個水分子的鈉離子水合物的擴散過程;c,分子動力學模擬得到的不同離子水合物在225K-300K下1ns時間內擴散的均方位移。

  研究不僅得到了水合離子的原子級分辨圖像,研究人員還利用帶電的針尖作為電極,通過非彈性電子激發控制單個水合離子在NaCl表面上的定向輸運,發現了一種有趣的幻數效應:包含有特定數目水分子的鈉離子水合物具有異常高的擴散能力,遷移率比其他水合物要高1-2個量級,甚至遠高于體相離子的遷移率。   結合第一性原理計算和經典分子動力學模擬,科研人員發現這種幻數效應來源于離子水合物與表面晶格的對稱性匹配程度。

具體來説,包含1、2、4、5個水分子的離子水合物總能通過調整找到與NaCl襯底的四方對稱性晶格匹配的結構,因此與襯底束縛很緊,不容易運動;而含有3個水分子的離子水合物,卻很難與四方對稱性的NaCl襯底匹配,因此會在表面形成很多亞穩態結構,再加上水分子很容易圍繞鈉離子集體旋轉,使得離子水合物的擴散勢壘大大降低,遷移率顯著提高。 分子動力學模擬結果表明,這一幻數效應可以在很大一個溫度范圍內存在(包括室溫)。

此外,他們還發現這種動力學幻數效應具有一定的普適性,適用于相當一部分鹽離子體係。

  此次研究成果有何重要意義?江穎表示,水溶液中的離子輸運研究長期以來都是基于連續介質模型,而忽略了離子與水相互作用以及離子水合物和界面相互作用的微觀細節。 該研究首次建立了離子水合物的微觀結構和輸運性質之間的直接關聯,刷新了人們對于受限體係中離子輸運的傳統認識。

“研究結果表明,可以通過改變表面晶格的對稱性和周期性來控制受限環境或納米流體中離子的輸運,從而達到選擇性增強或減弱某種離子輸運能力的目的,這對很多相關的應用領域都具有重要的潛在意義,比如:離子電池、防腐蝕、電化學反應、海水淡化、生物離子通道等等。 ”此外,記者了解到,該研究展的實驗技術也首次將水合相互作用的研究精度推向了原子層次,未來有望應用到更多更廣泛的水合物體係,開辟全新的研究領域。   《自然》雜志三個不同領域審稿人一致認為該成果“會馬上引起理論和應用表面科學領域的廣泛興趣”(Theresultspresentedinthismanuscriptareofimmediateinteresttothecommunitiesdealingwiththeoreticalandappliedsurfacescience),“為在納米尺度控制表面上的水合離子輸運提供了新的途徑並可以拓展到其他水合體係”(Thisresultmayopenavenueforcontrollingdiffusiontransportonnano-engineeredcrystalsurfacesanditmaybealsoextendedtootherhydrationsystems)。 +1。