《水基礎(chǔ)科學(xué)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(xué)所用的理論研究方法，包括連續(xù)介質(zhì)模型、分子動力學(xué)、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。