केवल कुछ नैनोमीटर की दूरी पर दो प्लेटों के बीच फँसा पानी साधारण द्रव की तरह व्यवहार करना बंद कर देता है। परत के तल के अनुदिश इसकी विद्युतशीलता हज़ार से ऊपर पहुँच जाती है, जबकि दीवारों के लंबवत यह दो-तीन इकाई तक गिर जाती है। साथ ही प्रोटॉनों की चालकता तेज़ी से बढ़ जाती है।
पानी के बारे में यह सामान्य धारणा कि यह स्थिर विद्युतशीलता वाला साधारण माध्यम है, यहाँ काम नहीं करती। जब अंतराल की मोटाई पाँच नैनोमीटर से कम होती है, तो लगभग सारा पानी सतहों के प्रभाव के क्षेत्र में आ जाता है। अणु तीन आयामों में स्वतंत्र रूप से अभिविन्यासित नहीं हो सकते — उनके द्विध्रुव तल में ही रहने को विवश होते हैं।
यह प्रतिबंध पड़ोसी द्विध्रुवों के बीच सहसंबंधों को लंबा कर देता है। स्थानीय उच्चावचनों के बजाय सैकड़ों अणुओं के डोमेन बनते हैं, जो हाइड्रोजन बंधों से जुड़े होते हैं और समन्वित रूप से दोलन करते हैं। ऐसी सामूहिक गतियाँ तल में विद्युत क्षेत्र के प्रति अनुक्रिया को बढ़ाती हैं और लंबवत दिशा में उसे दबा देती हैं।
ध्रुवण सहसंबंधों के चरघातांकी केंद्रक के साथ रैखिक अनुक्रिया पर आधारित सैद्धांतिक मॉडल सार्वभौमिक मापन-नियम देता है। विद्युतशीलता सहसंबंध लंबाई के वर्ग के अनुपात में बढ़ती है, और चालकता परत की मोटाई के व्युत्क्रमानुपाती होती है। गणनाएँ एक से पाँच नैनोमीटर तक की मोटाई के परास में प्रयोगों से मात्रात्मक रूप से मेल खाती हैं।
नैनो-सीमित पानी सेग्नेटोइलेक्ट्रिक लक्षणों वाले सहसंबद्ध ध्रुवीय द्रव की तरह व्यवहार करता है। इसके गुण संधारित्र की ज्यामिति से नहीं, बल्कि द्विध्रुवों के सामूहिक उच्चावचनों से निर्धारित होते हैं। यह नैनोकैनालों और नैनोछिद्रों में आयन परिवहन तथा रासायनिक सक्रियता को नियंत्रित करने का मार्ग खोलता है।
इस क्रियाविधि को समझने से जैविक झिल्लियों, ग्राफ़ीन कैनालों और नैनोसामग्रियों में पानी के व्यवहार का पूर्वानुमान लगाया जा सकता है, जहाँ परत की मोटाई नैनोमीटरों में मापी जाती है।
