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水乃生命之源。它是我们最熟悉的物质，在自然科学、地球化学科学、生命科学等领域中都占据着举足轻重的地位。人们对冰/水的研究由来已久，然而，随着研究的深入，冰/水的诸多反常物性不断呈现出来。目前，冰/水物性研究中普遍采用的水分子模型为刚性非极化模型，排除了作为氢键核心的非对称弛豫和孤对电子极化。此外，计算模型中采用的势场皆为长程势，而水分子氢键内部实际存在的是短程局域势。这是冰/水研究工作中长期面临的两大难题。因此，建立合适的氢键模型，探究氢键中的短程局域势场，是一项充满挑战且极富意义的工作。本论文的研究工作主要在于成功建立和应用了冰/水的非对称耦合双振子氢键模型，并解决了氢键中的非对称、局域和短程势能问题。冰/水中水分子尺寸、间距、堆垛结构、质量密度之间的统一关系以及不同条件下构建的氢键短程局域势场图谱证实了氢键模型和势能处理方法的合理可靠性。具体内容可概括为以下几个方面：（1）拓展泡令的冰成键规则建立了冰/水原子堆垛的理想四面体结构。结构中含有两个H2O分子以及四个等同的O:H－O氢键。该四面体堆垛为冰/水的统计平均结构，统一了冰/水的分子尺寸、分子间距以及质量密度，这样，三个结构参数中知其一便知其余。（2）将氢键处理为具有短程相互作用的非对称耦合双振子。氢键两段长度和能量的协同弛豫以及与之相关的成键电子局域化和非键电子极化阐明了冰/水的反常物性的物理机制。（3） O:H－O氢键的拉格朗日解析实现了氢键短程局域势场的构建，以实验或计算得到的O:H和H－O两段的键长和振动频率作为输入参量。（4）理论和实验结果的一致性证实：（a）氢键的O:H和H–O两段以不同的幅度朝相同方向弛豫。H–O键的收缩导致O:H键的伸长，反之亦然。（b）孤对电子对和成键电子对之间的库仑排斥是冰/水反常行为的关键。（c）冰在降温与加压时遵从同样的势能演化和O:H－O氢键的协同弛豫。O:H键变短变强而H－O键变长变弱。（d）配位数的减小使得氢键表现出与降温和加压相反的演化趋势。H－O键变短变强而O:H键变长变弱。这一变化导致了水表面、水分子团簇以及超薄水膜的高弹性、疏水性、热稳定以及低密度等超固态特性。