《水基礎(chǔ)科學理論與實驗》旨在介紹了近年來人們對水特別是水的微觀結(jié)構(gòu)和微觀行為，進行研究的基本理論和最新進展。介紹總體研究背景之后，我們敘及水基礎(chǔ)科學所用的理論研究方法，包括連續(xù)介質(zhì)模型、分子動力學、第一原理方法、全量子化處理方法等。然后通過描述自由的單個水分子和水雙分子來檢驗我們所用的第一性原理計算方法的對描述水系統(tǒng)的可靠性，并獲得對氫鍵作用的初步見解。其后的主要內(nèi)容包括介紹幾種主要的水作用現(xiàn)象和體系：以H2O/Pt(111)為例研究一種典型的吸附系統(tǒng)，講述該表面上水的各種不同結(jié)構(gòu)，以及對吸附結(jié)構(gòu)的振動譜識別；通過對水在Ru, Pt, Au等一系列金屬表面上吸附情形的計算，分析了水和金屬表面作用的一般本質(zhì)，和吸附對氫鍵的影響；探討了表面浸潤的微觀機理，并研究了水在金屬表面的轉(zhuǎn)化，擴散，分解等的運動規(guī)律；水在氧化物表面的吸附；表面冰結(jié)構(gòu)和吸附研究等。同時敘述相關(guān)重要的實驗研究結(jié)果，包括表面水形貌的微觀成像、納米水柱的階段性受力行為等。最后對一些應(yīng)用做些展望。

水是世界上最豐富、最重要、最奇特的物質(zhì)之一�！端�基礎(chǔ)科學理論與實驗》集合了水基礎(chǔ)科學研究的最新進展，并詳細講解了理論和試驗發(fā)展的脈絡(luò)，圖文并茂、深入淺出。對于水科學領(lǐng)域的研究人員或是政策制定者都會有很大幫助。

孟勝，中科院物理所研究院研究員，2009年7月入選中科院“百人計劃”，任特聘研究員。 王恩哥，北京大學教授，中國科學院數(shù)理學部院士，第三世界科學院院士。

第1章 分子尺度上理解水的結(jié)構(gòu)和作用
§1.1 神奇的水世界
§1.2 分子尺度的水
§1.3 水在表面上
參考文獻
第2章 常用的理論研究方法
§2.1 水基礎(chǔ)研究簡史及常用的理論方法
§2.2 水的經(jīng)典模型
§2.3 第一性原理計算和密度泛函理論
§2.4 分子動力學模擬
參考文獻
第3章 常用的實驗研究方法
§3.1 水基礎(chǔ)研究實驗方法簡介
§3.2 高真空表面能譜分析
§3.3 掃描探針技術(shù)微觀表征 第1章 分子尺度上理解水的結(jié)構(gòu)和作用
§1.1 神奇的水世界
§1.2 分子尺度的水
§1.3 水在表面上
參考文獻
第2章 常用的理論研究方法
§2.1 水基礎(chǔ)研究簡史及常用的理論方法
§2.2 水的經(jīng)典模型
§2.3 第一性原理計算和密度泛函理論
§2.4 分子動力學模擬
參考文獻
第3章 常用的實驗研究方法
§3.1 水基礎(chǔ)研究實驗方法簡介
§3.2 高真空表面能譜分析
§3.3 掃描探針技術(shù)微觀表征
§3.4 飛秒激光探測
§3.5 非線性光學技術(shù)
§3.6 同步輻射和中子散射
參考文獻
第4章 水分子、小團簇和體態(tài)水
§4.1 自由水分子和二聚體水分子的第一性原理計算
§4.2 從水二聚體到水水相互作用模型勢
§4.3 一種新的水水二體相互作用模型
§4.4 水團簇結(jié)構(gòu)的實驗測量
§4.5 體態(tài)水的結(jié)構(gòu)
參考文獻
第5章 水和表面相互作用的實驗研究
§5.1 表面上的單個水分子和小團簇
§5.2 表面水的花瓣和帶狀結(jié)構(gòu)
§5.3 表面上水的單層和多層結(jié)構(gòu)
§5.4 常溫常壓下表面水的結(jié)構(gòu)
參考文獻
第6章 水在Pt（111）表面上的吸附
§6.1 單個水分子和水的小團簇吸附
§6.2 表面臺階處的一維水鏈
§6.3 水的雙層和多層吸附
§6.4 表面上水結(jié)構(gòu)的振動識別
參考文獻
第7章 水在金屬表面上吸附的一般規(guī)律
§7.1 水在Ru,Pd,Au等金屬表面的吸附
§7.2 水在Cu（110）等開放金屬表面的吸附
§7.3 水和金屬襯底相互作用的本質(zhì)：電子觀點
§7.4 表面吸附氫鍵增強？
§7.5 表面浸潤的微觀判據(jù)
§7.6 表面上水結(jié)構(gòu)的振動、轉(zhuǎn)化、分解和擴散
參考文獻
第8章 水在非金屬表面上的吸附規(guī)律
§8.1 簡單氧化物表面上水的吸附
§8.2 二氧化硅表面水層新結(jié)構(gòu)
§8.3 石墨烯表面水吸附的嚴格計算
參考文獻
第9章 表面浸潤的宏觀和微觀圖像
§9.1 自然界的浸潤現(xiàn)象
§9.2 浸潤的經(jīng)典模型
§9.3 原子尺度下的浸潤機制
§9.4 表面浸潤的實際應(yīng)用
參考文獻
第10章 表面上的水合離子
§10.1 表面上K離子的二維水合圈
§10.2 二維水合圈的振動識別
§10.3 K,Na離子水合圈的不同結(jié)構(gòu)和動態(tài)
參考文獻
第11章 食鹽溶解和成核的微觀過程
§11.1 食鹽表面上水的吸附
§11.2 食鹽溶解的微觀圖像
§11.3 固液界面處的食鹽結(jié)晶過程
參考文獻
第12章 冰的表面及表面序
§12.1 冰的結(jié)構(gòu)
§12.2 冰的表面序
§12.3 冰表面氫指向的結(jié)構(gòu)相變
§12.4 冰表面的空位
§12.5 冰表面的吸附
參考文獻
第13章 水中H的量子化行為
§13.1 體態(tài)水中的量子行為
§13.2 受限水中的量子行為
§13.3 表面水二聚體的量子擴散
§13.4 表面氫鍵的量子性
參考文獻
第14章 表面限制下的水相變
§14.1 納米管中的水相變
§14.2 單層水的相變
§14.3 壓力誘導的水相變
參考文獻
第15章 總結(jié)和展望
后記