无论是以流动的河流、起伏的波浪，还是从车窗滑落的雨滴形式出现，水几乎总是在运动。但如果水被限制到完全无法移动的程度，会发生什么呢？
液态水确实可以被固定，但当这种情况发生时，现象变得异常。当水被限制在分子之间极其狭小的空间时，它会开始表现出奇特行为，而它如何与周围分子相互作用的具体机制此前一直不明。这正是德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）化学家弗兰克·比德曼想要破解的难题。为了解决关于受限水是与周围分子共存还是参与其相互作用的争论，他和研究团队通过计算机模拟研究了受限水的行为——并发现了令人惊讶的现象。
被困在分子之间的水虽然无法移动，却具有高度能量，但当另一个分子进入并置换水时，情况立即改变。由于积累了大量能量，水会迅速离开它所占据的空间，推动新分子进入。事实证明，它释放的能量足够强烈，实际上可以加强新分子与其现在填充的空位之间的连接。它还强化了原始分子与其他分子之间的键合——不过键合强度取决于水与之相互作用的物质类型。
比德曼在近期发表于《应用化学》杂志的研究中指出："目前对简化主客体系统的计算分析清晰表明，结合亲和力受到从结合位点置换出的水的热力学性质的强烈影响。这些水的热力学性质以及相关的水置换有利性随主体[分子]的化学性质而显著变化。"
可将这种现象类比为高峰时段拥挤的地铁车厢，当每个座位和站立空间都被占满时，乘客会急于尽快下车。车门开启瞬间，人群会涌向站台，使不同乘客能在列车再次启动前抢占所有可用位置。最初的那批乘客恰如水分子，一旦他们逃离，便为第二批人腾出空间挤入，而站台剩余空间的多少会促使他们更用力地推挤前进。
虽然地铁上不存在实际的能量传递，但涌出的人流会激励候车者争抢座位。同样，高能量水根据初始能量储备和进入分子类型，可释放不同程度的能量，充当新分子的结合力。具备更多可释放能量且与合适分子相互作用的水，其行为正如高峰时段的人流。
比德曼的发现可能具有远超理解受限水行为物理学和化学的应用价值。通过这种方式强化分子间键合，最终可创造出更有效的药物和材料。若在药物中发现蛋白质间存在受限水，科学家能开发特定活性分子置换该水，并利用其能量提供的结合力。增强的分子键合将使治疗效果显著提升。
研究人员表示："此处开发的概念适用于其他大分子主体分子，因此可广泛用于解释实验现象并指导药物及超分子系统的设计。"
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