原子尺度上的水科学研究

Speaker

Prof. Ying Jiang

Peking University

Time

3：00pm, June 3, 2021

Place

Material Science and Research Building B902

Website (virtual)：https://www.koushare.com/live/srw

江颖，北京大学物理学院量子材料科学中心博雅特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，国家“万人计划”领军人才，美国物理学会会士。研究方向为表面物理和扫描探针显微学，长期致力于尖端扫描探针显微术的自主研发，以实现电子态、核量子态、振动态、光子态、自旋态等单量子态的极限探测和操控，及其在单分子和低维材料方向的应用。曾获全球华人物理与天文学会“亚洲成就奖”、日本“仁科芳雄亚洲奖”、中国科学十大进展（2次）、北京市杰出青年中关村奖、陈嘉庚青年科学奖、中国青年科技奖等奖项或荣誉。发表文章60 余篇, 包括: Science 2 篇、Nature 5 篇、Nature 子刊10篇。担任Journal of Chemical Physics、Chemical Physics、Advanced Quantum Technologies等国际期刊杂志编委。

Abstract

由于分子间的氢键相互作用以及氢原子显著的核量子效应，水构成了所有凝聚相中最为复杂的体系之一。因此，《科学》在创刊125 周年之际，将“水的结构是什么”列为本世纪125个最具挑战性的科学问题之一。理解水的微观结构和反常物性需要深入到氢的自由度，然而，由于氢原子质量和尺寸都很小，在实验上实现水中氢的高分辨探测具有极高的挑战性。在这个报告中，我将汇报我们如何发展出一套基于高阶静电力的新型qPlus扫描探针技术[1]，实现了氢原子的直接成像和定位，并成功将该技术应用于表/界面水体系[1-4]，包括：水团簇、水合离子、二维冰等，从而将水科学的研究推向了原子尺度。最后，我将介绍量子传感技术与扫描探针技术的融合[5]，及其在大气环境和真实固液界面中的应用。

[1]Nature Commun. 9, 122 (2018)

[2]Nature 557, 701 (2018)

[3]Nature 577, 60 (2020)

[4]Nature 586, 390 (2020)

[5]Nature Commun. 12, 2457 (2021)