7月8日，国家自然科学奖评选结果揭晓，由北京大学王恩哥、江颖、李新征、徐莉梅、高毅勤团队完成的水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究荣获国家自然科学奖一等奖。该成果依托怀柔科学城轻元素量子材料交叉平台深化完成，攻克了困扰学界百年的水与冰量子效应科学难题，是我国凝聚态物理基础研究领域取得的重大原创性突破。

国家自然科学奖一等奖是我国基础研究领域的最高荣誉，旨在表彰具有原创性、全局性、引领性的重大科学发现，代表着国家基础科研的顶尖水平。

百余年来，水中氢原子核的量子效应是否存在、能否主导水和冰的微观结构与动力学行为，始终是物理学界悬而未决的基础问题，制约着相关领域的理论创新与技术突破。针对这一世界级科学难题，北大科研团队历经二十余年持续攻关，突破传统理论框架与实验技术瓶颈，建立起超越玻恩-奥本海默近似的全量子物理研究体系，首次实现电子与原子核自由度的协同全量子精准描述。在实验技术层面，团队原创提出高阶静电力成像新原理，自主研发可精准识别氢原子的扫描探针新技术，实现我国微观量子探测尖端设备的跨越式自主创新，打破长期以来的技术壁垒。

依托先进理论体系与自主核心技术，项目取得一系列里程碑式科学发现。团队首次精准测定单根氢键的核量子效应，明确其普适作用规律，发现氢原子核协同隧穿新机制；成功制备颠覆经典“冰规则”的新型二维冰，实现全量子调控下的绝缘态与金属态可控相变；首次揭示离子水合物扩散的幻数规律，系统性破解了水、冰微观结构与动态演化的核心科学难题。

该系列成果成果不仅重塑了凝聚态物理、水科学的基础研究体系，也为化学、生命科学、能源环境等诸多领域的创新发展提供了全新理论支撑与研究范式。

本次获奖研究依托的轻元素量子材料交叉平台，是本市部署的第二批交叉研究平台，由市发展改革委批复立项，怀柔科学城管委会保障实施，北京大学、北京怀柔科学城建设发展有限公司共建，是轻元素量子材料领域集基础研究、技术攻关、成果转化于一体的重大科研平台。

平台科研功能：探索基于全量子化效应的轻元素量子材料，实现对全量子化效应的探测和调控，并将其应用到相关器件研发。平台的研究体系既包含热点的C材料体系，同时在H、He、B、N、O、Si、P等也将重点布局，利用轻元素各自独特的电子结构和物理性质，构造全新的量子体系和器件，实现单独C元素无法实现的性质和功能。

平台支撑产业：半导体材料生产。生长半导体化合物晶体，制备轻元素半导体薄膜，测量半导体晶体管，探测半导体带隙能量、纳米材料及微米尺度的芯片进行精确快速的表征。高温超导材料领域。可以利用超高真空气体分子束外延生长系统的优势来设计和生长材料，并且采用原位掩膜系统制备出具有洁净界面的新型异质结构，例如拓扑绝缘体、拓扑超导体、拓扑半金属、磁性异质结构等，得到具有优越物理性能的高温超导材料，另外，太赫兹也可对高温超导材料的性质进行研究。

下一步，轻元素量子材料交叉平台将持续发挥平台优势，持续深耕轻元素量子材料前沿领域，集聚顶尖科研人才与创新资源，持续攻克量子科学领域关键核心难题，推动更多国家级重大科研成果落地转化，助力我国量子科技、新材料领域实现高水平科技自立自强，为国家基础科学研究与战略性产业升级筑牢创新根基。

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来源：发展北京

编辑：魏润佳