中文摘要：

研究水与物质的相互作用已成为当前凝聚态物理和其他学科的前沿热点领域之一。本课题拟用第一性原理方法研究水在金属和氧化物表面的吸附性质及排列结构，从而了解水与固体表面的相互作用规律。用分子动力学方法研究水在纳米微结构中的排列及其在尺度、温度和压力改变下的相变行为、输运性质，从而在小尺度下认识水的新特性。

结论摘要：

在日常生活中，玻璃上吸附水或在冬天时结冰是随处可见的现象，但是对水在玻璃表面的结构一直没有定论, 而相关的物理性质和物理起因还仍然是个谜。在本项目的支持下，我们从第一性原理方法出发, 首次证明存在一种新的稳定的二维冰相。这个新发现的有序的二维冰是由四角形和八角形的氢键网格交替组成的, 与一种特殊形式铺成的地板图案极其相似。 现在我们把这种完全不同与体相的新的冰结构命名为镶嵌冰(Tessellation Ice)。进一步的分子动力学研究还确认了该二维冰相中存在两种不同的氢键，即四角形水环是由强氢键作用组成的，而相邻的四角形水环之间通过弱氢键作用连接成的八角形网格。在这个水的氢键网络结构中，所有的水分子都被四个氢键所饱和，完全满足形成冰的两个基本条件。更加有趣的是该研究表明这种镶嵌冰可以在室温下（300K）稳定存在。这是人们首次发现一种化学键构形上完全不同于已知体态冰的新的二维冰结构。 最新的实验工作初步证明了这种有序结构。专家认为这项成果不但丰富了人们对冰的认识, 在应用方面也同样十分重要, 它为人们深入探索水与表面的相互作用规律和解释相关的物理性质开辟了新的途径。