Wenn man einen Wassertropfen als Ganzes betrachtet, wie er eine Scheibe herunterläuft, so verhält er sich wie eine Flüssigkeit. Auf Molekülebene hätte man hingegen den Eindruck, dass sich das Wasser wie Sand bewegt. Mathematisch bedeutet dies, dass sich sein Verhalten ab einer bestimmten Schichtdicke nicht mehr mit hydrodynamischen Gleichungen beschreiben lässt, sondern dass die molekulare "Körnigkeit" der bestimmende Faktor wird. Nach der Modellvorstellung werden Ionen - und so verhalten sich die Wassermoleküle mit ihrem Dipolmoment - adsorbiert, sodass sie fest an die Festkörpergrenzfläche gebunden werden. Diese starre Schicht ist die so genannte Stern- oder auch Helmholtz-Schicht.

Was hier genau passiert, das haben Yingxi Zhu und Steve Granick von der University of Illinois untersucht, indem sie Wasser zwischen zwei vollkommen reinen und kristallografisch gleichmäßigen Glimmer-Oberflächen betrachteten, die nur ein bis zwei Moleküldicken voneinander entfernt lagen. Aufgrund der Oberflächenladungen hatten die Forscher nun eine bestimmte Viskosität des Wasserfilms erwartet, doch je nachdem, wie die beiden Glimmer-Kristalle ausgerichtet waren, schwankte der Widerstand des Wassers dramatisch: Die Ergebnisse schienen nicht reproduzierbar.

Schließlich fanden die beiden heraus, dass es eben die Anordnung der Atome im Gitter der Glimmerkristalle war, die das Verhalten der Wassermoleküle bestimmte. Wenn das Gitter der einen Glimmeroberfläche nämlich mit dem der anderen gleich ausgerichtet war, dann ordneten sich auch die Wassermolküle in diesem Muster an - so ähnlich wie die Eier in einem Eierkarton.

Soweit verhält sich das Wasser auch gemäß verschiedener theoretischer Überlegungen. Allerdings sagt die Theorie auch voraus, dass die feine Wasserschicht nun die Eigenschaften von Eis aufweisen müsse. Schließlich sind die Moleküle auch im Eis exakt und regelmäßig in einem Gitter gebunden. Bei Zhus und Granicks Versuchen erstarrte das Wasser jedoch nicht, stattdessen wurde es viskoelastisch, ähnlich wie ein Gel.

Wasser ist von universeller Bedeutung, und gerade auf Molekülebene ist dieses Verhalten womöglich von großer Bedeutung: bei den Wechselwirkungen zwischen Wasser und Fetten oder Proteinen beispielsweise, aber auch bei dem Transport von gelösten Schadstoffen in Böden oder bei plattentektonischen Vorgängen.