分子困在液氦环境中，可以发现六聚体是一个平面环状结构，在气相中是笼状结构，而将液氦换成某些有机物，就会发现它的构象类似于熟悉的环己烷构象。结合红外光谱和质谱进行观测可以发现立方形的结构存在于8到10个水分子的簇合物中。如果水是晶体结构的一部分（例如水合物），就可以通过X射线衍射进行研究。一项近期的研究就用此法发现一种水的七聚体是扭船型的非平面环状结构。对于任何自由水中超分子结构的研究是十分困难的，因为它们存在时间非常短。氢键不断断裂和形成所需时间小于200飞秒。
自由水模型.