科学家们早就发现，虽然处于海平面的水在100摄氏度（或212华氏度）时开始沸腾，但是当水被局限于一个非常小的空间中时，其沸点与凝固点会发生一定的改变，大约会下降10摄氏度左右。
来自麻省理工学院的研究团队发现了一个完全意想不到的变化：在一个由碳纳米管构成的、尺寸仅相当于数个水分子大小的狭小空间之内，水能够在其通常沸腾的高温下仍然保持固态。该研究结果发表于近日出版的《自然 纳米科技》杂志上。文章的作者为麻省理工学院Carbon P.Dubbs讲席教授麦克斯特拉诺（Michael Strano），博士后库玛阿格拉瓦（Kumar Agrawal）以及其他三名同事。
该发现表明，即使是非常普通的物质，当被束缚于纳米尺度（即十亿分之一米）的结构中时，它们的特性将发生急剧的变化。高温固态水的发现将有可能带来新的应用，比如说，“冰丝”的独特的电性能与热性能。
斯特拉诺说，“如果你将液体限制在纳米腔中，你事实上可以改变它的相变行为。”这样的效应并不让人意外，但是该研究发现的巨大的变化幅度及其方向（即凝固点升高而不是降低）则完全出乎了研究人员的意料：在一次测试中，水在105℃以及更高的温度仍然保持固态。碳纳米管中准确的温度很难确定，该测试中的温度至少在105℃以上，实际可能高达151℃。
“这一效果远远超过了所有人的预期，”斯特拉诺说。
事实证明，水在碳纳米管内变化的方式很大程度上取决于纳米管的确切直径。这些纳米管的结构与吸管类似，它完全由碳原子组成，但直径只有几个纳米。他们在实验中所使用的纳米管两端均是开放的，并且在两端开口处都拥有贮水池。
研究人员发现，直径分别为1.05纳米和1.06纳米的纳米管在凝固点上具有数十度的差异。这种极端差异是完全没有意料到的。“当尺寸足够小时，所有的猜测都失效了，这真是一个尚未认知的领域。”斯特拉诺说。
在早期的工作中，为了理解水或其它液体限制在这样小空间中的行为，研究团队的不少早期模拟最终得到了完全相互矛盾的结果。他们事先无法精确测量碳纳米管的确切尺寸，也没有意识到尺寸上的微小差异会带来截然不同的结果。
最让人惊讶之处在于，水竟然能够进入这些微小的管道之中。碳纳米管通常被认为是疏水的，或者说斥水的，从理论上讲，水分子应该很难进入其中。水真的能进入碳纳米管道的这一现象有点奇怪。
斯特拉诺团队使用了一种称为振动光谱技术的超敏感成像系统，可以跟踪纳米管内部水的运动，从而首次实现了对其行为的详细测量。
这项技术不仅可以检测碳纳米管中是否有水存在，而且还可以检测水的物态。在一定条件下，水会以固态形式存在，所以他们极力避免将这种状态的水称为“冰”，因为“冰”意味着它是某种特定的结晶结构。如果是冰，视乎然还不能确定这种结构能够在如此有限的空间中存在。斯特拉诺指出，“这不一定是冰，但它是一个类似于冰的状态。”
由于这种固体的水直到远高于水的正常沸点的温度才会熔化，它在室温条件下应该十分稳定，也许它拥有许多潜在的应用。例如，“冰丝”有可能可以用作质子的载体，因为相比许多典型的导电材料，质子在水通导中的速度快了10倍以上。
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