Olio e acqua non si mescolano. L'interfaccia tra i due liquidi è un elemento costitutivo del processo industriale più utilizzato per purificare i prodotti chimici nella produzione di energia (dall'energia nucleare ai biocarburanti) e nello stoccaggio (batterie). Una recente scoperta potrebbe sbloccare i meccanismi che trasportano le molecole attraverso il confine tra petrolio e acqua. Le simulazioni e le analisi rivelano una struttura molto diversificata e dinamica dell'interfaccia. Infatti, le creste di minuscole onde d'acqua nella fase oleosa fanno sì che l'acqua si comporti come se fosse un gas, facilitando potenzialmente il trasporto di sostanze chimiche dall'acqua al petrolio.

L'estrazione di una sostanza chimica dall'acqua e la sua trasformazione in un olio (estrazione con solvente) è una tecnologia matura. Però, l'estrazione con solvente non ha visto grandi progressi da molti decenni. Le molecole all'interfaccia sono i guardiani. Sapere come queste molecole si organizzano e si muovono è il primo passo verso la progettazione di interfacce che controllano con precisione il trasporto e la reattività. Questo lavoro è analogo alle tecnologie di interfaccia solido:liquido su misura che hanno rivoluzionato le applicazioni nella catalisi. Anche le interfacce solido:liquido hanno cambiato la sintesi dei materiali e la scienza.

Decenni di ricerca hanno mostrato empiricamente condizioni ottimali per una varietà di applicazioni di separazione, avvalendosi di specifiche combinazioni di solventi, molecole di estrazione chimica, e pH per un processo di successo. Eppure il ruolo essenziale dell'interfaccia è rimasto sfuggente, in parte perché anche simulazioni avanzate di dinamica molecolare si sono concentrate sul suo comportamento medio. Nuovi approcci di analisi dei dati dei dati di simulazione (sviluppati presso la Washington State University ed eseguiti presso l'Oak Ridge Leadership Computing Facility) hanno quantificato l'eterogeneità delle creste e degli avvallamenti delle onde capillari di superficie, rivelando differenze estreme di comportamento dei solventi mentre cavalcano il ondeggiare nel tempo. Le creste delle onde sono caratterizzate da sporgenze dove l'acqua si comporta come se fosse un vapore (meno legami idrogeno, dinamica di rotazione dell'acqua più lenta) - una caratteristica che aumenta in presenza di soluti e può spiegare l'estrazione dell'acqua nella fase organica, un comportamento ben osservato in molte condizioni.