這一工作通過獲得表面二維六角形冰生長過程中邊界演變的原子分辨影像，結合理論計算類比，揭示了表面二維六角形冰的生長機制，為人們理解受限空間裏冰的生長和形態提供了新視覺，具有重要的科學意義。
中國科學技術大學楊金龍院士點評
在受限空間和表面上，低維冰的形成和生長是一種普遍現象。在金屬、絕緣體、石墨與石墨烯表面、以及强束縛體系中，人們都發現了這種現象。現時人們已經獲得了水的吸附層和二維冰的結構影像，但是為了揭示二維冰的生長機制，需要瞭解其生長過程中處於亞穩態和中間態的邊界原子結構。由於這些亞穩態和中間態很脆弱、壽命很短，在實驗中捕獲它們是一件極具有挑戰的工作。
傳統掃描隧道顯微鏡（STM）常用於研究表面的二維冰結構，但是由於STM針尖對原子核位置不敏感以及針尖帶來的微擾，使得STM科技很難解析二維冰的邊界結構。另一方面，透射電子顯微鏡（TEM）可以分辨邊界結構，但是高分辨TEM需要使用高能電子，往往會改變、甚至破壞二維晶體材料的邊界結構。
在這個工作中，北京大學的江穎、王恩哥、徐莉梅和美國內布拉斯加州大學林肯分校的曾曉成等人採用基於qPlus的非接觸原子力顯微術（NC-AFM）和一氧化碳修飾的針尖，利用針尖尖端的高靈活性和微弱的高階靜電力，實現了Au（111）表面二維雙層六角形冰邊界原子結構的非侵擾式高分辨成像，發現了一種與傳統二維六角形晶體中常見的鋸齒型邊界共存的邊界結構，並進一步在低溫下捕獲了被凍結的中間態邊界結構。
通過結合計算類比，這些實驗影像可以幫助科學家重建二維六角冰的生長過程。這一工作通過獲得表面二維六角形冰生長過程中邊界演變的原子分辨影像，結合理論計算類比，揭示了表面二維六角形冰的生長機制，為人們理解受限空間裏冰的生長和形態提供了新視角，具有重要的科學意義。
南京航空航太大學郭萬林院士點評
最近的研究更是揭示了水的長程作用對結構的影響，導致水呈現更複雜的微觀結構。當水與固體表面接觸時，水的結構受到基底的約束和介面相互作用的影響，其氫鍵結構顯著不同於自由狀態的情况，在極限情况下會出現冰的結構行為。事實上，固體表面上二維冰的結構和生長是學術界和工業界人們普遍關心的問題。雖然經過了多年的研究，學術界對二維冰是否能穩定存在一直存在很大爭論。
近期，北京大學江穎、王恩哥與合作者利用高分辨原子力顯微鏡，首次在實驗上證實了一種二十多年前理論預測的“互鎖型”雙層二維冰結構，並在所發表的論文中正式將其命名為二維冰I相，打開了二維冰家族系列研究的大門。
不僅如此，原子尺度上冰的生長研究也是極具挑戰性的方向。該工作巧妙地通過“速凍”和捕捉二維冰邊界的各種亞穩態結構，結合分子動力學類比，在實空間重現了鋸齒和扶手椅邊界上截然不同的生長過程，揭示了這種雙層二維冰獨特的生長機理，這有助於理解低維冰乃至體相冰的形成。
同時，這種二維冰的生長機理與以前所揭示的蜂窩二維資料（如石墨烯、氮化硼）的生長機理在成核和生長動力學方面有一定的類似性，為橫跨資料與冰建立更為普適的生長機理提供了重要依據。
這些結果改變了人們對二維冰成核和生長的傳統認識，在材料科學，摩擦學，生物學，大氣科學以及行星科學等眾多領域有著至關重要的意義。
圖|江穎
江穎，北京大學物理學院量子材料科學中心博雅特聘教授，國家傑出青年科學基金得主，國家“萬人計畫”科技創新領軍人才，美國物理學會會士（APS Fellow）。主要從事凝聚態物理和化學物理研究。發表論文40餘篇，其中包括《科學》2篇、《自然》3篇、《自然》子刊8篇。受邀在美國物理學會年會、美國化學學會年會、美國真空學會年會等國際會議上作邀請報告70餘次。擔任Chemical Physics、Advanced Quantum Technologies等國際雜誌的編委、美國物理聯合會中國顧問委員會委員、中國青年科技工作者協會第五届常務理事等職務。曾獲高等學校科學研究優秀成果獎一等獎、英國皇家物理學會IOP-JPhys Emerging Leaders、陳嘉庚青年科學獎、中國青年科技獎、北京大學教學優秀獎等榮譽。其研究成果曾於2016和2018年兩度入選中國科學十大進展和中國十大科技進展新聞。