溶液中结晶与形貌控制一直是化工与生物矿化研究的热点问题。离子缔合与水合作用的竞争可能是解释水相中离子吸附机制的关键，也有助于揭示含砷废水处理机制的一些疑问。

研究人员利用超算中心软件资源Gaussian 09 B01,  DL_Poly 4.06, CPMD, Gamess等，采用量子化学与能量分解分析研究微观结构特征与热力学性质以及缔合与吸附的驱动力性质。采用分子动力学模拟研究溶液中微观结构单元的水合壳层动态性质与缔合路径，探索溶液中组装与生物矿化过程中微观机理与控制因素。最后得出，鉴于溶液中组装与吸附过程的复杂性，探究组装与吸附过程中的选择性需要结合量子化学与动力学模拟。静态结构与热力学性质的精确量子化学计算很重要，但是分子动力学模拟得到的微观结构单元的水合壳层动态性质可能更为关键。

图一  中性缔合结构是CaSO4盐水体系中成核结晶过程中的基本单元

在盐水体系中的成核结晶机理的研究表明，中性缔合结构是CaSO4盐水体系中成核结晶过程中的基本单元（如图一所示），间接地证实CaSO4团聚与成核结晶过程之间的紧密关系，揭示了CaSO4盐水体系中成核结晶规律与晶型控制的关键因素。

图二  铁基材料吸附位点Fe(III)/Fe(II)的水合能力才是影响As(V)物种吸附强度的关键因素

研究人员关于水相中铁基材料对As(V)物种吸附机理的研究，表明相比表面电荷、静电相互作用、电荷转移等因素，铁基材料吸附位点Fe(III)/Fe(II)的水合能力才是影响As(V)物种吸附强度的关键因素（如图二所示），也很好地解释了Fe3O4/多层石墨烯复合材料对As(V)物种的高效吸附。