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节目视频
冬日湖面
到底是冰还是水？
一次在未名湖畔散步时的好奇发现
引发了北京大学物理学院教授
“80后”博士生导师江颖
一系列思考
潜心科研路
看透“冰”与“水”
孜孜求索心
练就针尖上的“绝活”
“育见新闻”专访
北京大学量子材料科学中心主任、
物理学院教授
江颖
突破之路：看透“冰”与“水”
水结冻成冰，冰融化成水，在我们的生活中很常见。然而，从原子层面来观察并看透这一自然现象，却是多年待解的难题。早在1850年，法拉第就提出了冰表面会在0℃以下开始融化的概念，但围绕这一预融化问题的争论却持续了170多年。谁实现了冰表面的原子级分辨成像，谁就掌握了解密冰的钥匙。
江颖坚信，眼见为实。他说，在微观世界里，扫描探针显微镜就是科学家研究表面结构的一双可靠的“眼睛”。这类显微镜的前端有一根原子级尖锐的探针，通过它去触碰物体表面，就可以得到原子级的形貌特征，从而探测结构。
10多年来，江颖一直在啃这块“硬骨头”。他带领团队自主研发出国产第一台qPlus（品质因子增强型）光耦合扫描探针显微镜，将冰和水的研究推向了原子级的微观尺度。多篇成果论文接连发布在《科学》《自然》等国际期刊上。
他说：“就像用肉眼眺望一棵树，以前你也许只能看到树干，但现在我们能看到树干上的叶子，或者脉络到底长什么样，这些细节能够非常完美地呈现在我们的眼前。”
奋斗之路：坚韧到创造
一般光学显微镜是用眼睛看放大的物体，而探针显微镜的原理如同盲人摸象，探针就是“手”。通过监测探针与材料之间的隧穿电流、相互作用力等信号，就能描绘出材料的表面形态。
江颖解释：“水分子由氧原子和氢原子组成，水分子与水分子之间则由氢键链接，氢原子就像水分子的双手，‘牵’住两侧的水分子，从而形成复杂的网络结构。可是，排在元素周期表第一位的氢原子尺寸和质量太小，同时还具有很强的量子效应。所以要想看到氢原子，非常困难。”
如今，江颖通过自己研发的探针显微镜，不仅在世界上首次实现了水分子中氢原子的直接成像和定位，还成为了第一个“看见”冰表面微观结构的人。
这让江颖更加坚定，创新性的仪器是实验科学的根本，只有用独特的仪器，才能看别人看不到的东西，做别人做不到的事。
我们必须得要自力更生，去解决一些卡脖子的问题，来突破国外对我们的封锁。这对国家实现科技的自立自强，是至关重要的一环。
探索之路：为热爱投入
为了能把自己长久科研实践积淀的技术、经验和眼界原原本本地传授给学生，江颖始终坚守在科研的第一线，被学生们戏称为实验室里永不毕业的“大师兄”。
在他看来，做科研要从内心真的热爱，如果不是从内心感兴趣，没有所谓的自驱力，很难坚持下去。做一件事情，要想方设法地做到最好，不光是这个方向，所有做科研都需要的一个品质，追求极致。
“世界第一”的底气，来源于他练就的一手针尖上的“绝活”。他经常跟学生说一句话，走过的路不是白走的，吃过的苦也不是白吃的，可能现在你看不到，但是过一段时间，它会以另外一种形式来帮助你，来给你一些动力。
未来之路：向新求索
一直徜徉在微观世界的江颖，对宏观世界也有“野心”——他希望用“最小”尺度的研究解决“大”问题。他希望把水的微观结构和动力学研究成果带到能源、生物、环境、材料等领域，解决那些与人类生存和发展相关的实际问题。
他希望利用水的微观机制来破解高效水解制氢的难题。氢能源是公认的清洁能源，发展氢能源将极大助力于我国碳中和目标的实现。此外，他还正在研究受限条件下的离子水合和脱水过程，为海水淡化中高效分离水和盐离子的过程提供新的解决方案。借助氢元素我们也有希望能实现能够走进大家生活的，看得见摸得着的量子传感器，实质性推进量子材料的实际应用。
江颖的心愿正在走向现实。就在今年，北京大学在怀柔科学城落地的又一重大科研项目——轻元素量子材料交叉平台启动运行。作为负责人，江颖见证了平台从设计雏形到落地运行的整个过程。他说：“怀柔科学城把很多顶尖的科学家和研究组团聚在了一块儿，大家有充分的时间和机会进行碰撞和交流合作。真正能够通过平台，做到产学研深度的融合，形成非常有国际竞争力的一个团队。”
播出安排
洞察时代，育见未来。《育见》，中国教育电视台一频道每周一至周五19:45播出。
该栏目以“高远立意、高端布局、高度关注”的理念，关注国计、关注民生，把握时代脉搏，解读政策动态，构筑教育政务服务新通道，搭建教育政策解析新平台。
编辑 | 郝立 嘉茵 袁博
美编 | 佳卉
责编 | 晓平
审核 | 筱晴
