Olie en water gaan niet samen. Het raakvlak tussen de twee vloeistoffen is een bouwsteen van het meest gebruikte industriële proces om chemicaliën te zuiveren bij de productie van energie (van kernenergie tot biobrandstoffen) en opslag (batterijen). Een recente ontdekking kan mechanismen ontsluiten die moleculen over de grens tussen olie en water transporteren. Simulaties en analyses onthullen een zeer diverse en dynamische structuur op de interface. In feite, de toppen van kleine golven van water in de oliefase zorgen ervoor dat water zich gedraagt ​​alsof het een gas is, waardoor het transport van chemicaliën van water naar olie mogelijk wordt vergemakkelijkt.

Het extraheren van een chemische stof uit water en het omzetten in een olie (oplosmiddelextractie) is een volwassen technologie. Echter, oplosmiddelextractie heeft in vele decennia geen grote vooruitgang gezien. De moleculen op het grensvlak zijn de poortwachters. Weten hoe die moleculen zich organiseren en bewegen, is de eerste stap naar het ontwerpen van interfaces die transport en reactiviteit precies regelen. Dit werk is analoog aan op maat gemaakte vaste:vloeistof-interfacetechnologieën die een revolutie teweeg hebben gebracht in toepassingen in katalyse. Vast:vloeistof-interfaces hebben ook de materiaalsynthese en wetenschap veranderd.

Decennia van onderzoek hebben empirisch optimale omstandigheden aangetoond voor een verscheidenheid aan scheidingstoepassingen, gebruikmakend van specifieke combinaties van oplosmiddelen, chemische extractiemiddelmoleculen, en pH voor een succesvol proces. Toch is de essentiële rol van de interface ongrijpbaar gebleven, gedeeltelijk omdat zelfs geavanceerde simulaties van moleculaire dynamica zich hebben gericht op het gemiddelde gedrag. Nieuwe benaderingen voor gegevensanalyse van simulatiegegevens (ontwikkeld aan de Washington State University en uitgevoerd in de Oak Ridge Leadership Computing Facility) hebben de heterogeniteit van de toppen en dalen van de capillaire golven aan het oppervlak gekwantificeerd - en onthulden extreme gedragsverschillen van de oplosmiddelen terwijl ze op de zwaai op tijd. De toppen van golven worden gekenmerkt door uitsteeksels waar water zich gedraagt ​​alsof het een damp is (minder waterstofbinding, langzamere waterrotatiedynamiek) - een kenmerk dat toeneemt in de aanwezigheid van opgeloste stoffen en kan de waterextractie in de organische fase verklaren, een goed waargenomen gedrag in veel omstandigheden.