A água, comprimida entre duas placas a uma distância de apenas alguns nanómetros, deixa de se comportar como um líquido comum. A sua permissividade dieléctrica ao longo do plano da camada dispara acima de mil, enquanto perpendicularmente às paredes cai para duas a três unidades. Ao mesmo tempo, a condutividade protónica cresce acentuadamente.
As noções habituais da água como um meio simples com permissividade constante não funcionam aqui. Quando a espessura da fenda é inferior a cinco nanómetros, quase toda a água fica na zona de influência das superfícies. As moléculas não podem orientar-se livremente nas três dimensões — os seus dipolos são forçados a permanecer no plano.
Esta restrição alonga as correlações entre dipolos vizinhos. Em vez de flutuações locais, surgem domínios de centenas de moléculas, ligadas por pontes de hidrogénio e oscilando de forma concertada. Tais movimentos colectivos reforçam a resposta ao campo eléctrico no plano e suprimem-na na direcção perpendicular.
O modelo teórico, construído sobre a resposta linear com um núcleo exponencial de correlações de polarização, fornece leis universais de escala. A permissividade dieléctrica cresce proporcionalmente ao quadrado do comprimento de correlação, e a condutividade — inversamente proporcional à espessura da camada. Os cálculos coincidem quantitativamente com as experiências no intervalo de espessuras de um a cinco nanómetros.
A água nanoconfinada comporta-se como um líquido polar correlacionado com traços ferroeléctricos. As suas propriedades são determinadas não pela geometria do condensador, mas pelas flutuações colectivas dos dipolos. Isto abre caminho ao controlo do transporte iónico e da actividade química em nanocanais e nanoporos.
A compreensão do mecanismo permite prever o comportamento da água em membranas biológicas, canais de grafeno e nanomateriais, onde a espessura da camada se mede em nanómetros.
