El Centro de Materiales Cuánticos de la Universidad de Pekín y el Centro de Innovación Colaborativa de Ciencia de Materiales Cuánticos El grupo de investigación de Jiang Ying colaboró con el grupo de investigación de Wang Enge para lograr un gran avance en el campo de la ciencia del agua, logrando imágenes de resolución submolecular de moléculas de agua para el primera vez en el mundo, lo que permite analizar directamente la configuración de la red de enlaces de hidrógeno del agua en el espacio real. Los resultados de la investigación relevante se publicaron en línea como un artículo en Nature-Materials [Nature Materials Dior: 10.1038/nmat 3848] el 5 de octubre. Jiang Ying y Wang Enge son coautores de este artículo, y los estudiantes de doctorado Claire Kuo, Meng Xiangzhi y Chen Ji son coautores de este artículo. El investigador Li Xinzheng de la Facultad de Física y el profesor Shi del Centro de Materiales Cuánticos brindaron ayuda y apoyo teórico importante. Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de China, el Ministerio de Ciencia y Tecnología, el Ministerio de Educación y la Universidad de Pekín.
Las peculiares propiedades físicas y químicas del agua están estrechamente relacionadas con las interacciones de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua. Cómo determinar la configuración de la red de enlaces de hidrógeno del agua a nivel molecular es una de las cuestiones científicas clave en el campo de las ciencias del agua. Dado que la formación de enlaces de hidrógeno proviene principalmente de la fuerza electrostática (O-H...O) entre los átomos de hidrógeno y los átomos de oxígeno, para describir con precisión la configuración del enlace de hidrógeno del agua, no solo es necesario determinar la posición del átomo de oxígeno, sino también para identificar la posición del átomo de hidrógeno, es decir, se detecta a nivel submolecular la orientación de las moléculas de agua en el espacio. Sin embargo, obtener imágenes de moléculas de agua a nivel submolecular es un gran desafío debido a la masa y el tamaño muy pequeños de los átomos de hidrógeno.
Jiang Ying, jefe del Laboratorio de Espectroscopía y Detección de Alta Resolución de la Universidad de Pekín, afirmó que el diámetro de una molécula de agua es sólo una millonésima parte del de un cabello, y es muy fluida. El primer problema a la hora de hacer una fotografía es elegir un fondo adecuado para la misma. Y si quieres tomar fotografías con un microscopio electrónico, el fondo debe ser conductor. En el pasado, los científicos utilizaron metal como sustrato y observaron la forma vaga de las moléculas de agua sin ninguna estructura interna. Esta vez, los científicos chinos eligieron una película de cloruro de sodio (NaCl) como fondo, adsorbieron moléculas de agua en la superficie de la sal para observarlas y capturaron una cara más clara de las moléculas de agua.