普普通通的一滴水中，就有无数个水分子。那么，这些水分子是怎么凑在一起，变成我们看得见摸得着的水呢？我国科学家给水分子拍照的时候，在这一点上也有重要的发现。此前，科学家们已经知道，水分子和水分子之间是由氢键相连的，氢键的构型和方向性决定了水的很多特性。如何在微观上确定水的氢键网络构型是水科学领域的关键科学问题之一。如果能拍摄到水分子的内部结构和空间取向，将使得在实验中直接解析水的氢键网络构型成为可能，这是很多实验科学家梦寐以求的事情。我国科学家不仅拍摄到单个水分子的结构，还拍到了由4个水分子组成的水团簇，通过高分辨率的轨道图像首次成功解析出了水团簇的微观氢键构型，并且发现，水分子之间通过氢键连接的时候，还存在着一定的方向性。结合第一性原理计算，研究人员发现以往报道的盐表面的水分子团簇都不是最稳定的构型，并提出了一种全新的四聚体吸附结构。
水分子内部结构长什么样，水分子和水分子之间如何连接，它们在不同的固体表面，又有怎样不同的变化，我国科学家开展的这些研究，都有助于人们利用和改变水的特性，在现实生活中有广泛的应用。
课题组相关负责人介绍：比如说大家现在比较关注的PM2.5，本质上它是一个微米（1微米相当于1米的一百万分之一）级的粉尘，作为大气中一种重要的凝结核，外表面通常会包裹着一层水。利用上述研究工作中所发展的水分子高分辨率成像技术，如果能够把不同类型粉尘表面的这一层水的微观结构解析出来的话，将有可能给环境科学家们一些启发和帮助，让他们能够对症下药，针对性地采取一些化学或物理的办法，增强粉尘外面水蒸气的凝结，或者促进粉尘之间的相互聚合，从而使得PM2.5粉尘能够直接沉降到地面。