近日，beat365量子材料科學中心江穎、王恩哥等受邀在國際著名雜志《Progress in Surface Science》上發表了題為“Atomic-scale investigation of nuclear quantum effects of surface water: Experiments and theory” 的綜述文章 [Prog. Surf. Sci. 92, 203–239 (2017)]。全面介紹和評述水的核量子效應研究進展，并展望其未來發展方向。《Progress in Surface Science》是表面科學領域最具影響力的綜述期刊之一，特别注重跨學科的研究突破和重要進展，一年隻出版四期，每期出版1-2篇文章。

水無處不在，理解水的結構和物性對于人類的社會和生命活動具有非常直接和深遠的意義。然而，水的結構和許多反常物性至今仍無法被人所理解。水之所以如此複雜，其中一個很重要的原因就是源于氫原子核的量子效應。由于氫原子核是質量最小的原子核，其量子特性（量子隧穿和量子漲落）會異常明顯。核量子效應很有可能是揭開水的世紀難題的關鍵所在。該綜述文章針對“如何精準描述核量子效應對水的結構和動力學的影響”這個關鍵科學問題，回顧了十多年來國内外在實驗技術和理論方法上的進展，并重點介紹了該團隊将核量子效應研究推向原子尺度的突破性工作，最後展望了核量子效應研究的未來發展方向和面臨的問題。

水的核量子效應研究是物理和化學學科交叉的一個新生長點，也是國際上的一個新興領域，已展現出非凡的生命力和廣泛的影響力。該團隊在這個方向上取得了奠基性的成果，并引領了該方向的發展。近年來，他們自主研發了一套對原子核量子态敏感的掃描隧道顯微術,分别在實空間和能量空間實現了對氫核量子态的精密探測；理論上，成功發展了一套基于第一性原理的路徑積分分子動力學新方法（全量子化計算方法）。基于這些技術和方法,他們首次獲得水分子的亞分子級成像【Nature Materials 13, 184 (2014)】，發現一種新的二維冰相【Nature Communications 5, 4056 (2014)】，并觀察到氫核的協同量子隧穿【Nature Physics 11, 235 (2015)】，在國際上率先測定了氫鍵的量子成分【Science 352, 321 (2016)】。這些研究成果澄清了核量子效應領域長期争論的關鍵問題，從全新的角度诠釋了水的奧秘。

早些時候，江穎課題組還應邀在《Advances in Physics: X》上發表了題為“Recent advances in inelastic electron tunneling spectroscopy” 的綜述文章 【Adv. Phys. X 2, 907-936 (2017)】，專門介紹核量子效應研究的單分子譜學實驗手段：非彈性電子隧穿譜技術，以及該技術在探測各種元激發、化學元素識别、化學結構成像、催化反應等方面的廣泛應用。

這項工作得到了國家傑出青年科學基金、基金委重點項目、國家重點研發計劃項目等經費的支持。江穎和王恩哥為文章的共同通訊作者，博士後郭靜為文章的第一作者。特别感謝理論計算方面的合作者：北大beat365李新征研究員和華中科技大學呂京濤教授。