水分子是地球表面上最多的分子,其内部结构非常基本,但是又具有很多奇妙的化学性质。水作为良好的溶剂为生命存在提供了基本条件,其独特的氢键结构也一直让科学家难以解释。
我国科学家选取氯化钠(NaCl)薄膜作为背景,将水分子吸附在盐表面进行观察,在世界上首次拍到水分子的内部结构,,并揭示了单个水分子和四分子水团簇的空间姿态。下图显示了水分子在氯化钠表面上的排列方式和单个水分子、四分子水团簇的内部结构。

该工作不仅为水-盐相互作用的微观机制提供了新的物理图像,而且为分子间氢键相互作用的研究开辟了新的途径。另外,该工作所发展的实验技术还可进一步应用于原子尺度上的氢键动力学研究,比如质子传输、氢键的形成和断裂、振动弛豫等。
Nature Materials DIO: 10.1038/nmat3848