校友喜报：江颖教授、徐莉梅教授等首次揭示六角冰表面原子级分辨图像

近日，北京大学物理学院量子材料科学中心、北京怀柔综合性国家科学中心轻元素量子材料交叉平台江颖教授、徐莉梅教授、田野特聘研究员、王恩哥院士等紧密合作，利用自主研发并商业化的国产qPlus型扫描探针显微镜，首次获得了自然界最常见的六角冰表面的原子级分辨图像。这一发现揭示了冰表面在零下153摄氏度时就开始融化，并结合理论计算阐释了这一过程的微观机制，从而结束了有关冰表面预融化问题长达170多年的争论。

该研究成果以“冰表面结构和预融化过程的原子分辨成像”（Imaging surface structure and premelting of ice Ih with atomic resolution）为题，于5月22日发表在《自然》（Nature）杂志上。田野特聘研究员、徐莉梅教授、王恩哥院士、江颖教授为论文共同通讯作者。

△文章发表截图

这项工作不仅颠覆了长期以来人们对冰表面结构和预融化机制的传统认识，而且开启了冰科学研究的新篇章。这一发现将对材料学、摩擦学、生物学、大气科学、星际化学等众多学科领域产生深刻的影响。

在审稿过程中，该研究得到了三位审稿人的高度评价，认为是“多年来阅读过的最令人印象深刻且完整的论文之一”。他们肯定了“采用qPlus型低温原子力显微镜技术对冰表面进行原子级成像是一项重大技术创新”“所获得的分辨率在冰表面成像中是前所未有的”，同时指出该工作的广泛意义，“这些发现可能对大气科学、材料科学等多个领域产生深远的影响”。《自然》杂志编辑部还以“从原子尺度揭示冰表面融化的奥秘”（Atomic-scale insights into the mystery of how ice surfaces melt）为题配发研究简报（Research Briefing），对文章进行专题报道。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07427-8

该项工作研究人员中，江颖教授和徐莉梅教授为我院校友，在此向他们表示衷心的祝贺和崇高的敬意！

校友介绍

江颖

2003届北京师范大学物理学系校友

研究领域为凝聚态物理和物理化学，主要从事表面科学和扫描探针显微学的研究。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、自旋态等多自由度的极限探测和操控，以及这些技术在单分子和低维材料研究方向的应用。近年来，成功研发了一套新型qPlus扫描探针显微术，刷新了扫描探针显微镜的分辨率和灵敏度，以原子级精度揭示了水/冰的复杂形态和新奇效应，在多个学科领域产生了广泛影响。相关显微镜专利技术成功实现转让并完成了国产化样机，核心参数达到国际领先水平，有望打破我国高端扫描探针显微镜长期依赖进口的被动局面。

近年来在国际顶级学术期刊发表多篇文章，其中包括：《科学》3篇、《自然》7篇、《自然》子刊10余篇，受到国内外学术界的广泛关注和认可，受邀在美国物理学会年会、德国物理学会年会、美国化学学会年会、国际真空大会、美国真空学会年会等100余个重要国际学术会议上作邀请报告（其中20余次主旨/大会报告）。曾获中国科学十大进展（2016和2018）、陈嘉庚青年科学奖（2018）、北京大学教学优秀奖（2018）、中国青年科技奖（2019）、北京市杰出青年中关村奖（2020）、日本“仁科芳雄亚洲奖”（Nishina Asia Award 2020）、全球华人物理与天文学会“亚洲成就奖”（AAA，Robert T. Poe Prize 2020）、科学探索奖（Xplorer Prize 2022）等荣誉或奖项。

徐莉梅

1996届北京师范大学物理学系校友

长期从事平衡与非平衡统计物理及软凝聚态物理方面研究，特别是复杂体系的相变与临界现象、水的特性等方面研究，在相关领域发表多篇论文，包括Nature、Nature-子刊、PNAS、PRL等，并受邀在Chemical Reviews撰写综述文章。部分工作入选2018年中国科技十大进展；获2020年教育部自然科学一等奖。多次受邀在国际会议做大会和主题报告；任JPCM、CPL、EPL、Science China等期刊的副主编及编委，中国物理学会凝聚态理论与统计物理专委会秘书长等。2011年入选海外高层次人才引进计划；2015年获批基金委杰出青年基金。