Olja och vatten blandas inte. Gränssnittet mellan de två vätskorna är en byggsten i den mest använda industriella processen för att rena kemikalier i energiproduktion (från kärnenergi till biobränslen) och lagring (batterier). En nyligen genomförd upptäckt kan låsa upp mekanismer som transporterar molekyler över gränsen mellan olja och vatten. Simuleringar och analyser avslöjar en mycket mångsidig och dynamisk struktur i gränssnittet. Faktiskt, toppen av små vågor av vatten in i oljefasen får vatten att bete sig som om det vore en gas – vilket potentiellt underlättar transporten av kemikalier från vatten till olja.

Att extrahera en kemikalie ur vatten och flytta den till en olja (lösningsmedelsextraktion) är en mogen teknik. Dock, lösningsmedelsextraktion har inte sett några större framsteg på många decennier. Molekylerna vid gränssnittet är gatekeepers. Att veta hur dessa molekyler organiserar sig och rör sig är det första steget mot att designa gränssnitt som exakt kontrollerar transport och reaktivitet. Detta arbete är analogt med skräddarsydda solid:liquid-gränssnittsteknologier som har revolutionerat applikationer inom katalys. Solid:liquid-gränssnitt har också förändrat materialsyntes och vetenskap.

Årtionden av forskning har empiriskt visat optimala förhållanden för en mängd olika separationsapplikationer, använda specifika kombinationer av lösningsmedel, kemiska extraktionsmolekyler, och pH för en framgångsrik process. Ändå har den väsentliga rollen för gränssnittet förblivit svårfångad, delvis för att även avancerade simuleringar av molekylär dynamik har fokuserat på dess genomsnittliga beteende. Nya dataanalysmetoder för simuleringsdata (utvecklade vid Washington State University och körs vid Oak Ridge Leadership Computing Facility) har kvantifierat heterogeniteten i topparna och dalarna på ytkapillärvågorna – vilket avslöjar extrema skillnader i beteende hos lösningsmedlen när de rider på vinka i tiden. Vågtopparna kännetecknas av utsprång där vatten beter sig som om det vore en ånga (mindre vätebindning, långsammare vattenrotationsdynamik) — en egenskap som ökar i närvaro av lösta ämnen och kan förklara vattenextraktion till den organiska fasen, ett väl observerat beteende under många förhållanden.