Вода, затиснута між двома пластинами на відстані лише кількох нанометрів, перестає поводитися як звичайна рідина. Її діелектрична проникність уздовж площини шару злітає вище тисячі, а перпендикулярно до стінок падає до двох-трьох одиниць. Одночасно різко зростає провідність за протонами.
Звичайні уявлення про воду як про просте середовище зі сталою проникністю тут не працюють. Коли товщина зазору менша за п'ять нанометрів, майже вся вода опиняється в зоні впливу поверхонь. Молекули не можуть вільно орієнтуватися в трьох вимірах — їхні диполі змушені лежати в площині.
Це обмеження подовжує кореляції між сусідніми диполями. Замість локальних флуктуацій виникають домени з сотень молекул, пов'язаних водневими зв'язками й узгоджено коливних. Такі колективні рухи підсилюють відгук на електричне поле в площині та пригнічують його в перпендикулярному напрямку.
Теоретична модель, побудована на лінійному відгуку з експоненційним ядром кореляцій поляризації, дає універсальні закони масштабування. Діелектрична проникність зростає пропорційно до квадрата довжини кореляції, а провідність — обернено пропорційно до товщини шару. Розрахунки кількісно збігаються з експериментами в діапазоні товщин від одного до п'яти нанометрів.
Нанообмежена вода поводиться як корельована полярна рідина із сегнетоелектричними рисами. Її властивості визначаються не геометрією конденсатора, а колективними флуктуаціями диполів. Це відкриває шлях до керування іонним транспортом і хімічною активністю в наноканалах і нанопорах.
Розуміння механізму дає змогу передбачати поведінку води в біологічних мембранах, графенових каналах і наноматеріалах, де товщина шару вимірюється нанометрами.
