水是生命所依赖的最重要物质，无论是在自然界，还是在科学技术领域，水都具有重要的应用价值。水-固界面一直是材料、生命科学、物理和化学领域研究的热点，从基础研究的角度看，关于界面水的研究不仅有助于理解氢键的本质，还可以探索氢原子的迁移机制。此外，界面水还有助于加深对大气科学以及天体物理等方面的认识。　　本实验利用低温生长法，在低温扫描隧道显微镜（LT-STM）下研究了水分子在高定向裂解石墨（HOPG）表面的吸附生长。研究发现，在不同的覆盖度下，水分子在石墨表面表现出不同的结合方式。　　低覆盖度下，在石墨表面观察到了水分子二聚体、三聚体及不同结构的水分子团簇。受到石墨衬底的六角对称性影响，水分子团簇的结构多选择三角或六角对称分布。此外，由于石墨表面的疏水性，水分子在石墨表面表现出很好的迁移性，不容易直接生长得到水分子单体，我们通过对探针施加脉冲的方式在石墨表面观察到了单个水分子，并在液氦温度（4.7K）下看到了水分子单体的分子轨道。　　随着覆盖度的增加，在样品由液氮温度（78K）升到室温的过程中，水分子形成单分子层厚的二维水膜，其面内结构是非共边的六边形蜂窝状结构，类似于体材料的Ice-II相。根据水分子在石墨表面沉积量的不同，水膜尺寸也由几十纳米到几微米不等。此外，我们在二维水膜表面观察到了多种形式的莫尔条纹，表明水膜与石墨衬底之间存在非共度关系。通过傅立叶变换研究发现，二维水膜在石墨表面发生了转动，莫尔条纹随着转动角度的不同表现出不同的形式，这也证明了水与石墨衬底之间存在较弱的范德瓦尔斯力。