2020年12月23日，由北京大学前沿交叉学院主办的前沿交叉系列沙龙活动之“ 水的交叉科学研讨会”沙龙在静园一院201会议室热烈召开。
本次沙龙由北京大学物理学院江颖教授担任主持人，王恩哥院士和汤超院士为嘉宾主持人，由天士力医药集团股份有限公司研究院支持举行。此次会议旨为“小而精”的邀请制，均为领域内颇有影响力的科学家，包括来自北京大学、复旦大学、华东理工大学、吉林大学、南京航天航空大学、厦门大学、松山湖材料实验室、中科院等科研单位的教授与研究员，以及公司代表如深圳致远动力公司和天士力医药集团股份有限公司研究院。
沙龙伊始，前沿交叉学科研究院执行院长汤超院士致欢迎词，欢迎大家讨论水的交叉学科，水无处不在，从科学技术到生命都离不开水。接着嘉宾主持人北京大学物理学院王恩哥院士欢迎大家远道而来，期待大家在讨论中获得收获。
第一个报告是中科院理化所江雷院士为大家讲述了“生物信息及生化反应的量子态”的报告。报告中，江院士将生物孔道中离子和分子以单链的量子方式快速传输定义为“量子限域超流体”。他们发现仿生体系也存在量子限域超流现象，例如人工离子通道和水通道内物质的快速传输（每秒~106个离子）。还指出，通过把量子限域超流体概念引入化学领域, 将引发出精准化学合成，即量子有机、无机、高分子反应等。
南京航天航空大学郭万林院士讲述了关于“水伏效应材料”主题报告，介绍从水中“捕电”新途径。碳纳米材料通过与水的相互作用可以稳定地输出电能，这种现象被称为‘水伏效应’。水伏效应为捕获地球水循环过程中的能量提供了全新的方向，提升了水能利用上限，水伏效应发电将是现有绿色能源体系的有力补充。
随后，吉林大学马琰铭教授带来了“高压下冰”主题报告，讲述了冰是水的固态形式，广泛存在于处于超高压状态下的行星内部。因此，研究超高压下冰的存在形式（即晶体结构）对于理解行星内部构造以及行星内部物质的物理和化学性质具有重要的意义。马教授研究组利用自主发展的卡利普索（CALYPSO）晶体结构预言技术，理论预言冰在低温条件下，可以在超高压力驱动下形成具有部分离子性的冰；还发现一种新的类似水合物的结构，对天王星/海王星异常磁场产生的物质基础提供了新的有益探讨。接着，中科院物理所靳常青研究员讲述了关于“笼型水合物”主题报告，指出笼型水合物是水分子在分子尺度空穴内吸附氢气等小分子气体形成的笼型晶体材料，其储存和释放氢气的方法简单，无污染，能耗低，是新型储氢材料。其作为储能材料，有望实现可燃冰与二氧化碳化合物的良性循环。
之后，松山湖材料实验室的赵金奎研究员带来了主题为“水和中子”的报告，赵老师作为中子散射技术专家介绍水在中子源中无处不在，反应堆在水中进行；并进一步与大家探讨水的高密度相、低密度相转变温度与低温下蛋白活性大大降低之间的关联。然后，华东理工大学的方海平教授做了题为“碳基/盐体系的非常规价态离子”的报告，方教授指出：自然界中水绝大部分以盐溶液的形式存在。芳香环结构（以碳原子为主体的环状结构，例如苯环）广泛的存在于碳基材料和生物分子中，如石墨烯、碳纳米管、富勒烯、芳香环氨基酸、DNA和RNA等。方老师从碳基芳香环-离子-水研究体系出发，发现了一系列二维非常规价态离子化合物，并表现出新奇的物理化学性质，铁磁性、杀菌等。随后，北京大学化学院的高毅勤教授讲述了关于“二维水/冰相变分子轨迹”的主题报告，高教授利用分子动力学模拟三维水/冰相变以及无机盐的水合作用和动力学；并发展适用金属界面的高效静电力计算方法，来研究金属疏水界面的水合离子链，为理解生命离子通道提供新的思路。
活动渐渐接近尾声，王恩哥院士带来了题目为“凝聚态全量子物理学”的报告，报告指出目前物质科学研究大多数只是专注于纯电子量子态的研究，忽略原子核量子态以及原子核量子态与电子态之间的耦合。然而对于轻元素材料体系，由于原子核质量很小，其量子效应（量子隧穿和量子涨落）会异常显著，从而直接影响轻元素材料的微观结构和宏观物性。因此轻元素体系的全量子化研究，即同时对原子核和电子波函数化，将突破传统量子调控领域研究的局限性，为量子材料物性的调控加入全新的自由度（原子核量子态），从而开辟量子调控的新思路。报告的最后，王院士表示只想“Simple thing done right”，把简单的事情做正确。
最后自由讨论环节，由于时间有限，来自中科院化学所王健君研究员和中科院大连化物所江凌研究员也和大家分享了他们的部分研究工作。王健君研究员指出了控冰材料的关键问题，控冰研究的重大意义（机翼防结冰，降雨，冷冻保存等），他研究仿生控冰材料，并与医院合作开展细胞组织的冷冻保存，还首次证实了“临界冰核”的存在。江凌研究员讲述了中性水团簇，通过大连自由电子激光的红外光谱技术，研究中性水团簇的结构演化机制，澄清了最小水滴和最小冰立方的结构。最后深圳致远动力公司的李致朋博士也带来了关于燃料电池等方面的报告。
此次沙龙将学术界、产业界人士组织到一起，提供了一个前瞻而开放的交流平台。沙龙中，参与人员们围绕水的交叉科学这个中心议题，充分讨论，互相交流，碰撞出有启发性和引导性的思想，促进以水科学为主线的交叉学科研究，必将对生命科学、能源、材料、环境等诸多领域中的重要应用和技术发展带来巨大影响。
