水是最常见的物质之一，但其微观结构与行为仍有许多未解之处。当水被限制在纳米级极小空间内——物理化学性质会明显改变——出现超快传输、介电常数降低，甚至呈现类似铁电材料的特征。然而，这些反常现象的微观机制长期缺乏一致解释，关键原因在于缺少直接观测证据。问题的核心是技术限制：要在纳米尺度的微小空腔内看清水分子的结构与运动，需要突破传统显微手段的分辨率与测量能力瓶颈。江颖团队注意到，“水的结构是什么”与“如何在微观层面测量界面现象”这两类难题在纳米受限水研究中交汇，也正是该领域的关键突破口。 为解决这个难题，研究团队经过多年探索，创新性融合高端扫描探针技术与量子传感技术，自主研发扫描量子传感显微系统。该系统可类比为“原子尺度的磁共振成像”，在灵敏度与精度上显著优于既有方法，使直接观测纳米空腔内水的结构与相变成为可能。 通过若干精密实验，团队建立了纳米受限水的清晰物理图景：当受限空间尺寸降至1.6纳米以下时，水分子的扩散显著变慢，水进入一种既非典型液体也非典型固体的“类固体”状态；当空间继续压缩至1纳米以下时，在室温条件下受限水发生完全“冻结”，形成有序晶体结构。分子动力学模拟结果与实验观测相互印证。 这一发现并非只是描述一种特殊状态的水，更为理解纳米受限水的多种反常性质提供了统一的物理框架，并澄清了纳米流体学中的关键争议：在纳米尺度通道里，流体不再表现为简单的液体流动，而可能以“类固体”形态实现近乎无摩擦的“超润滑”输运。这一认识为下一代高效能技术的设计提供了重要依据。 从应用前景看，该成果有望推动多个领域的技术升级，包括海水淡化、空气取水、纳米过滤以及新型能量收集系统等，基于纳米受限水特性的方案可能带来实质性突破。有关成果已发表于国际权威期刊《自然·材料学》，国际学术界普遍认为该工作具有重要科学价值，其中实验方法的创新性尤受关注。
水之“常”，来自日常经验；水之“奇”，往往出现在极端尺度与界面条件下。对室温下纳米受限水液—固转变的直接观测，不仅补上了理解“反常水”的关键一环，也提示人们：材料与能源技术的下一轮竞争，常从看清微观结构开始。如何把基础发现继续转化为可验证、可制造、可持续的工程方案，将是此突破走向更大价值的下一程。