水的凍結是最常見的過程之一。但是，了解冰的微觀結構及其氫鍵網絡一直是一個挑戰。
水八面體的低能結構預計為名義立方，在立方體的八個角均具有八個三配位水分子。這種三配位水分子已經在冰表面被發現。
對于水八聚體的實驗表征，僅進行了一些氣相研究，并且發現了兩個對稱的具有D 2 d和S 4對稱性的近等能量結構。
現在，這種理解已經改變。由中國科學院大連化學物理研究所（DICP）的姜玲教授和楊學明教授領導的研究小組與清華大學的李軍教授共同研究了五種異構體的共存關系。最小的冰塊，包括兩個具有手性的冰塊。
科學家在最小的冰塊中發現了新的結構。
該研究發表在《自然通訊》上（“最小冰塊中氫鍵拓撲的紅外光譜研究”）。
江教授和楊教授開發了一種基于可調諧真空紫外無電子激光（VUVFEL）的中性團簇的紅外光譜方法。這種方法為研究以前無法研究的各種中性星團的振動譜創造了新的范例。
江教授說：“我們使用基于VUV-FEL的紅外方案測量了大小選定的中性水八聚體的紅外光譜。”
楊教授說： “我們觀察到了光譜中的獨特特征，并發現了具有C2和Ci對稱性的其他立方異構體，它們與全球最低的D 2 d和S 4異構體共存。”
李教授的團隊進行了量子化學研究，以了解水八聚體的電子結構。他們發現這些結構的相對能量反映了拓撲相關的，離域的多中心氫鍵相互作用
該研究表明，即使具有共同的結構基序，氫鍵網絡之間的協同作用程度也會造成不同物種的等級關系。它為基本了解云，氣溶膠和冰的形成過程提供了關鍵信息，尤其是在快速冷卻下。
他們的發現為準確描述水的分子間潛力提供了基準，以了解水的宏觀特性，并刺激了對冰結晶過程中形成的中間冰結構的進一步研究.
