基础科学研究中，水分子在极端条件下的行为一直是学界关注却难以攻克的问题。水覆盖地球表面约71%，但当水被限制在纳米级空间时，会出现超快传输、介电常数显著降低等反常特性，长期缺少直接观测证据。这个空白也在一定程度上限制了涉及的技术的继续发展。针对这一瓶颈，北京大学江颖教授团队联合香港城市大学研究人员，经过多年研究，研发出扫描量子传感显微系统。该系统将先进探针技术与量子传感原理结合，实现原子级分辨率，可被形象理解为一台用于纳米尺度研究的“纳米磁共振成像仪”。实验结果显示，当水的活动空间压缩至1.6纳米以下时，分子扩散明显变慢；当限制进一步逼近1纳米临界值时，水分子的热运动被完全抑制，并在室温下自发形成有序晶体结构。 这一发现具有重要科学意义。首先，它首次在实验层面验证了纳米受限水“类固体”相变的理论假设，为解释其反常的物理化学性质提供了更一致的认识框架。其次，研究对纳米流体学中“超润滑”现象的争议给出明确解释：在极端狭窄通道内，流体以准固态形态实现近乎无摩擦输运。审稿专家认为，该成果“解答了困扰学界多年的基础性问题”。 从应用角度看，这项研究也可能带来多领域影响。在淡水资源上，基于纳米受限水相变机理的新型海水淡化思路有望降低能耗；能源开发上，对“超润滑”机制的阐明可为更高效的能量收集系统设计提供依据；此外，在生物医药、微电子等对精确流体调控要求较高的行业，也具备进一步拓展的空间。研究团队表示，下一步将重点评估这些发现向实际技术转化的可行路径。
从宏观到纳米，水在不同尺度下显示出的性质不断挑战既有认知；此次对室温条件下纳米受限水液固转变的直接观测，不仅补上了长期争论中的关键证据，也提醒人们：基础研究中“看得见”的能力，往往决定了理解与应用的边界。面对资源与能源约束日益突出的现实需求，如何把微观机制转化为可规模化的工程方案，将成为下一阶段需要重点推进的方向。