气体水合物是指气体分子和水形成的主客体结构。因在解决全球能源问题上具有至关重要的地位而引发广泛关注的可燃冰是甲烷分子与水在高压低温条件下形成的类冰状笼形水合物。然而可燃冰常处于深海,开发难度巨大,因此对可燃冰这种气体水合物的研究具有深远意义。过去几十年,人们在纳米级受限的（气体）水溶液中不断发现全新的纳米结构,譬如多边形冰纳米管、螺旋冰纳米管或是高压条件下受限于狭缝中的双层冰结构。目前国内外已有大量的学者利用计算机模拟发现在受限情况下,甚至能在常温常压下合成新型的低维甲烷水合物。2014年国内学者更是通过模拟发现了多种形态的准一维氢气水合物的存在,说明气体水合物在清洁能源方面的潜力变得更为巨大了。另外,还可以利用混合气体水溶液中不同气体分子形成准一维气体水合物的优先度不同实现气体分离净化和富集。我们利用分子动力学模拟方法（MD）系统地研究了轴向电场对单壁碳纳米管（SWNT）内准一维氮气水合物形成和分解的影响。研究发现,随着电场强度的增大,单壁碳纳米管中的氮气水合物发生了一系列的结构相变。与结构转相变对应,当施加的电场在1-2 V/nm的范围内,氮气水合物分解并释放氮气分子。而当电场小于1 V/nm或大于2 V/nm时,氮气分子均被限制在冰纳米管中,形成线状有序结构。我们的模拟表明,纳米管是一个优秀的微型气体储存容器,可以用来捕获气体分子,并借由电子信号敏感地触发控制它们的释放。这一现象的关键在于电场诱导水偶极子取向的变化,从而导致氢键网络结构的变化和水分子扩散系数的变化。我们的发现可能有助于理解限制在纳米尺度空间的水合物的电释放气体的机理。