相較於其他液體，水非常特殊。當在極限下，如二表面之間距離小於水分子直徑的10倍(相當於1奈米)，則多數液體分子變得高度穩定，形成類似固體結構。但對於水，不少理論反對在極限下水分子會呈現凝態的說法。舉例來說，液體水在結冰時，其體積增大，這意味著當限製冰的體積變化為極小時，則很難將水變成冰。有些物理學家認為根據水的特性，在體積受限下水仍保持液體，而有些物理學家則認為水仍會凝固，每個水分子會以氫鍵結合。

「有些模擬與實驗顯示，在0.1奈米的極小體積下，水仍然保持液態和本體黏度。」賈奈許說：「然而仍有其它實驗顯示水在極限下黏度改變了，但在文獻上很難解釋這種實驗現象。」

美國《物理評論快報》(Physical Review Letters)最近刊載了賈奈許和弗蘭肯的在室溫下將水轉為冰的實驗證明。他們利用高摩擦的鎢探針顯微鏡掃瞄石墨表面，觀察到水在石墨其間快速的經由毛細作用凝結成冰。最近有關於冰在侷限下的結構，已經有團隊在2006年提出證明，但還有更多的固態資訊隱藏在冰的結構中。

「我們的實驗結果無疑顯示出，在極小體積下，水能在室溫下結晶。」賈奈許表示：「水的體積性質（bulk property）是否受到侷限影響的爭論似乎可因此前進一大步。」

物理學家也以摩擦槓桿(Tribolever)調查了掃瞄速度和相對濕度對鎢探針的影響。在低掃瞄速度和適當的溼度下，鎢探針呈現停走的停滯－滑動運動(stick-slip motion)，物理學家解釋，由於在探針和石墨上的冰碎裂和再凝固，因此有此現象產生。

在體積侷限下形成的冰與一般的冰相同，大多數情況，水凝結成六角型的結晶，就是自然界裡最常見的冰結晶。

物理學家也觀察到冰的其它特徵。他們發現當溼度更高時，冰只出現在較低的掃瞄速度下。這可能是因為高溼度時水的薄膜較厚，水分子需要更多時間排序，被侷限在針尖也需更長時間。

研究同時也觀察由於冰層引起的針尖和基體之間的靜態摩擦。當針尖短暫停留時，冰就有更多的時間凝結，則停滯－滑動運動(stick-slip)的停滯時間就越多。

「目前的階段仍很難去發明應用，」賈奈許表示：「可預見的困難主要在微機電系統(MEMS)技術和奈米機電系統(NEMS)上，當接觸範圍越小，冰層可能會馬上導致設備故障。在另一方面，當需要時，技術上是可增加摩擦力的。但目前還未實現。
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8/8/2008 1:39:08 PM