第1章 分子尺度上理解水的结构和作用 1
1.1 神奇的水世界 1
1.2 分子尺度的水 4
1.3 水在表面上 10
参考文献 14
第2章 常用的理论研究方法 21
2.1 水基础研究简史及常用的理论方法 21
2.2 水的经典模型 23
2.3 第一性原理计算和密度泛函理论 26
2.4 分子动力学模拟 36
参考文献 45
第3章 常用的实验研究方法 50
3.1 水基础研究实验方法简介 50
3.2 高真空表面能谱分析 52
3.3 扫描探针技术微观表征 54
3.4 飞秒激光探测 58
3.5 非线性光学技术 59
3.6 同步辐射和中子散射 61
参考文献 63
第4章 水分子、小团簇和体态水 65
4.1 自由水分子和二聚体水分子的第一性原理计算 65
4.2 从水二聚体到水-水相互作用模型势 71
4.3 一种新的水-水二体相互作用模型 72
4.4 水团簇结构的实验测量 74
4.5 体态水的结构 78
参考文献 81
第5章 水和表面相互作用的实验研究 84
5.1 表面上的单个水分子和小团簇 84
5.2 表面水的花瓣和带状结构 90
5.3 表面上水的单层和多层结构 93
5.4 常温常压下表面水的结构 98
参考文献 100
第6章 水在Pt（111）表面上的吸附 103
6.1 单个水分子和水的小团簇吸附 105
6.2 表面台阶处的一维水链 109
6.3 水的双层和多层吸附 110
6.4 表面上水结构的振动识别 115
参考文献 121
第7章 水在金属表面上吸附的一般规律 126
7.1 水在Ru，Pd，Au等金属表面的吸附 127
7.2 水在Cu（110）等开放金属表面的吸附 131
7.3 水和金属衬底相互作用的本质：电子观点 135
7.4 表面吸附氢键增强？ 139
7.5 表面浸润的微观判据 141
7.6 表面上水结构的振动、转化、分解和扩散 147
参考文献 155
第8章 水在非金属表面上的吸附规律 159
8.1 简单氧化物表面上水的吸附 159
8.2 二氧化硅表面水层新结构 161
8.3 石墨烯表面水吸附的严格计算 165
参考文献 174
第9章 表面浸润的宏观和微观图像 178
9.1 自然界的浸润现象 178
9.2 浸润的经典模型 180
9.3 原子尺度下的浸润机制 184
9.4 表面浸润的实际应用 188
参考文献 190
第10章 表面上的水合离子 192
10.1 表面上K离子的二维水合圈 192
10.2 二维水合圈的振动识别 196
10.3 K，Na离子水合圈的不同结构和动态 197
参考文献 198
第11章 食盐溶解和成核的微观过程 201
11.1 食盐表面上水的吸附 202
11.2 食盐溶解的微观图像 217
11.3 固液界面处的食盐结晶过程 226
参考文献 234
第12章 冰的表面及表面序 238
12.1 冰的结构 238
12.2 冰的表面序 239
12.3 冰表面氢指向的结构相变 240
12.4 冰表面的空位 241
12.5 冰表面的吸附 242
参考文献 244
第13章 水中H的量子化行为 245
13.1 体态水中的量子行为 245
13.2 受限水中的量子行为 248
13.3 表面水二聚体的量子扩散 248
13.4 表面氢键的量子性 250
参考文献 253
第14章 表面限制下的水相变 255
14.1 纳米管中的水相变 255
14.2 单层水的相变 257
14.3 压力诱导的水相变 259
参考文献 266
第15章 总结和展望 267
后记 275