《水基礎(chǔ)科學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)》旨在介紹了近年來(lái)人們對(duì)水特別是水的微觀結(jié)構(gòu)和微觀行為，進(jìn)行研究的基本理論和最新進(jìn)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(dòng)力學(xué)、第一原理方法、全量子化處理方法等。然后通過(guò)描述自由的單個(gè)水分子和水雙分子來(lái)檢驗(yàn)我們所用的第一性原理計(jì)算方法的對(duì)描述水系統(tǒng)的可靠性，并獲得對(duì)氫鍵作用的初步見(jiàn)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(duì)吸附結(jié)構(gòu)的振動(dòng)譜識(shí)別；通過(guò)對(duì)水在Ru, Pt, Au等一系列金屬表面上吸附情形的計(jì)算，分析了水和金屬表面作用的一般本質(zhì)，和吸附對(duì)氫鍵的影響；探討了表面浸潤(rùn)的微觀機(jī)理，并研究了水在金屬表面的轉(zhuǎn)化，擴(kuò)散，分解等的運(yùn)動(dòng)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(shí)敘述相關(guān)重要的實(shí)驗(yàn)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(duì)一些應(yīng)用做些展望。