科技日报北京9月15日电 （实习记者张佳欣）据近日发表于《自然》杂志的论文，英国剑桥大学的科学家发现，单分子层形式的水既不像液体也不像固体，并且在高压下变得高度导电。他们以前所未有的精度预测了单分子厚水层的相图。

人们对“重力水”（即常规水）有很多了解：它在结冰时会膨胀，并且沸点很高。但当水被压缩到纳米级时，它的性质会发生戏剧性的变化。这种被限制在纳米尺度空间（如膜之间或微小纳米空腔）中的水，在生物体到地质构造中无处不在，但其行为与日常饮用水截然不同。

此次，研究人员通过开发一种新方法，利用石墨烯通道精确限制单分子层水，并结合先进模拟技术，在分子水平上检测到了几种新的水相。研究发现，被限制在单分子厚水层中的水经历了多个阶段，包括“六方相”和“超离子相”。在六方相中，水分子排列成六边形晶格，既非典型的固态冰，也非液态水，而是介于两者之间的类液晶态，表现出独特的输运性质。在高压下形成的超离子相中，水分子部分解离，质子（H⁺）像电子在金属中一样快速迁移，使水层高度导电，其电导率可比当前电池材料高出100—1000倍。

了解水在纳米尺度上的行为对许多新技术至关重要。例如，人体内微腔中水的反应可能影响药物治疗的效果；海水淡化膜中的水传输效率依赖于对受限水行为的预测；此外，这种超离子相在电解液和电池材料领域具有重大潜力，因为它展现出的导电性能远超现有材料。论文第一作者、剑桥大学化学系的文卡特·卡皮尔博士表示：“对于所有这些领域，了解水的行为是最基本的。我们的方法能够以前所未有的精度研究石墨烯通道中的单层水。”

这些结果不仅深化了对水在纳米尺度工作原理的理解，还表明“纳米受限”策略可能是寻找其他优越性能材料的新途径，为未来设计高效能量存储与转换系统提供了理论基础。