表面和界面水在自然界無處不在，其特性與功能研究涉及多個(gè)學(xué)科交叉，在物理學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)、晶體工程、材料科學(xué)等基礎(chǔ)和應(yīng)用領(lǐng)域中起到至關(guān)重要的作用。

2021年11月20日，北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心教授、輕元素先進(jìn)材料研究中心主任江穎課題組應(yīng)邀撰寫的綜述“利用高分辨率原子力顯微鏡探測水-固界面”（Water-solid interfaces probed by high-resolution atomic force microscopy）在線發(fā)表于《表面科學(xué)報(bào)告》（Surface Science Reports）；北京大學(xué)物理學(xué)院2017屆博士畢業(yè)生（現(xiàn)為筑波大學(xué)日本學(xué)術(shù)振興會特別研究員）彭金波為第一作者，彭金波和江穎為共同通訊作者。物理學(xué)院2019屆博士畢業(yè)生馬潤澤（現(xiàn)為康奈爾大學(xué)威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院博士后）、2016屆博士畢業(yè)生郭靜（現(xiàn)為北京師范大學(xué)教授）也參與了該項(xiàng)工作。

他們首先從水-固界面的研究背景出發(fā)，剖析并指出研究所面臨的種種問題和爭論主要源于原子層次實(shí)驗(yàn)技術(shù)匱乏。接著，介紹了超高真空和液相環(huán)境原子力顯微技術(shù)的最新進(jìn)展及其帶來的機(jī)遇，闡明了從原子尺度理解水-固界面結(jié)構(gòu)和物性的可能性。然后，詳述了高分辨原子力顯微技術(shù)在水團(tuán)簇、離子水合物、水鏈、單層冰和多層冰、體相冰、受限水及液體水等水體系中的應(yīng)用。最后，針對表/界面水研究所面臨的挑戰(zhàn)提出了可能的解決方案，并對其未來發(fā)展方向和前景做了展望。

上述研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)及量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心和懷柔綜合性國家科學(xué)中心輕元素量子材料交叉平臺等支持?！侗砻婵茖W(xué)報(bào)告》作為表面科學(xué)領(lǐng)域最具影響力的綜述期刊，邀請權(quán)威專家對表面科學(xué)的重要研究方向和方法進(jìn)行介紹和評述。近年來，江穎課題組率先將超高分辨的原子力顯微鏡技術(shù)用于水-固界面研究，開辟了“原子尺度水科學(xué)”的全新方向；其系列代表性成果包括：發(fā)展了氫敏感的非侵?jǐn)_式原子力顯微術(shù)（Nature Communications 9, 122 (2018)；首次揭示了水合離子的原子結(jié)構(gòu)和幻數(shù)效應(yīng)（Nature 557, 701 (2018)）；實(shí)驗(yàn)證實(shí)了二維冰的存在并揭示其生長機(jī)制（Nature 577, 60 (2020)）；發(fā)現(xiàn)了固液界面防腐蝕的新機(jī)制（Nature 586, 390 (2020)）等，引起國際學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注。