מים הלכודים בין שתי לוחות במרחק של ננומטרים ספורים בלבד מפסיקים להתנהג כנוזל רגיל. המקדם הדיאלקטרי שלהם לאורך מישור השכבה מזנק מעל אלף, ואילו בניצב לדפנות הוא צונח לשתיים-שלוש יחידות. בעת ובעונה אחת גדלה בחדות המוליכות הפרוטונית.
תפיסות רגילות של מים כתווך פשוט בעל מקדם דיאלקטרי קבוע אינן עובדות כאן. כאשר עובי הרווח קטן מחמישה ננומטרים, כמעט כל המים נמצאים באזור ההשפעה של המשטחים. המולקולות אינן יכולות להתמצא בחופשיות בשלושה ממדים — הדיפולים שלהן נאלצים לשכב במישור.
הגבלה זו מאריכה את הקורלציות בין דיפולים שכנים. במקום תנודות מקומיות נוצרים תחומים של מאות מולקולות הקשורות בקשרי מימן ומתנודות בתיאום. תנועות קולקטיביות כאלה מגבירות את התגובה לשדה חשמלי במישור ומדכאות אותה בכיוון הניצב.
מודל תיאורטי, הבנוי על תגובה ליניארית עם גרעין קורלציות אקספוננציאלי של הקיטוב, מניב חוקי סקייל אוניברסליים. המקדם הדיאלקטרי גדל ביחס ישר לריבוע אורך הקורלציה, ואילו המוליכות — ביחס הפוך לעובי השכבה. החישובים תואמים כמותית את הניסויים בטווח עוביים של ננומטר אחד עד חמישה ננומטרים.
מים בתנאי ננו-הגבלה מתנהגים כנוזל קוטבי מתואם בעל תכונות פרואלקטריות. תכונותיהם נקבעות לא על ידי הגאומטריה של הקבל, אלא על ידי תנודות קולקטיביות של הדיפולים. הדבר סולל את הדרך לשליטה בהובלה יונית ובפעילות כימית בננו-תעלות ובננו-נקבים.
הבנת המנגנון מאפשרת לחזות את התנהגותם של מים בקרומים ביולוגיים, בתעלות גרפן ובננו-חומרים, שבהם עובי השכבה נמדד בננומטרים.
