我国科研团队在纳米尺度水研究领域取得重大突破，首次在室温条件下直接观测到水在纳米受限空间中的液-固相变现象。这一成果由北京大学与香港城市大学联合团队完成，相关论文以“室温条件下纳米受限水液-固相变的实验观测”为题，在国际顶级学术期刊《自然-材料学》在线发表。
研究团队通过自主研发的扫描量子传感显微系统，成功突破了传统观测技术的局限。该系统将高端扫描探针技术与量子传感技术深度融合，实现了对纳米空腔内水分子结构的原子级分辨率观测。这项创新技术被形象地比喻为“原子尺度的磁共振成像仪”，其灵敏度足以捕捉单个水分子的动态变化。
实验发现，当水被限制在1.6纳米以下的极小空间时，其物理性质发生显著改变。水分子的扩散运动明显减缓，呈现出既非典型液体也非典型固体的“类固体”状态。进一步压缩空间至1纳米以下时，水分子在室温下竟自发形成整齐的晶体结构，完全“冻结”成固态。这一现象颠覆了人们对水相变条件的传统认知，为理解纳米流体行为提供了关键证据。
纳米受限水是指被限制在纳米级空间中的水分子体系。在这种极端环境下，水分子无法自由运动，其物理性质表现出诸多反常特征，如结冰温度异常升高、流动速度加快等。此前由于缺乏有效的观测手段，这些现象的微观机制一直存在争议。新研究不仅证实了分子动力学模拟的预测结果，更首次提供了直接的实验证据。
该发现完美解释了纳米通道中流体为何能实现近乎无摩擦的“超润滑”输运。在极小空间内，水分子形成的类固体结构使其能够以极低阻力流动，这一特性在微电子冷却、生物分子传输等领域具有重要应用潜力。研究团队表示，这项成果为开发新型纳米流体器件奠定了理论基础，未来可能推动相关技术领域的革新。
