2005年，《科学》杂志曾问过一个难题：水的结构到底是什么？到了2021年，问题变成了怎么在微观层面去测量界面现象。这次北京大学物理学院量子材料科学中心，还有北京怀柔轻元素量子材料交叉平台的江颖教授、边珂博士、王恩哥院士，跟香港城市大学曾晓成教授联手，把这两个大问题给打通了。 他们搞了个新系统，就像是台原子级的磁共振仪，灵敏度特别高。这下可好了，终于能把藏在固体界面里、纳米那么小的水分子给看清楚了。这个系统以前没人能做到这种程度。 江颖他们用这工具去看，发现当空间小到1.6纳米以下的时候，水分子就动得很慢了，变得有点像固体；要是再压到1纳米以下，水就在室温下直接冻成了有序的晶体冰。 这个发现太重要了！以前大家总以为水在窄缝里是粘性流动，现在发现它可能是一层层像固体那样在滑动。《自然·材料学》杂志的审稿人都说这项工作解决了一个长期悬而未决的问题，方法也非常创新。 这不仅让我们对水有了新的认识，还能帮我们开发出很多新东西。比如海水淡化、空气取水、纳米过滤、机械能发电等等，都有可能从这儿获得灵感。 科学家们一直都说基础研究很重要，这次北京大学团队的突破就很好地证明了这一点。他们的成果不仅仅是填补了知识空白，更是打开了未来技术应用的大门。