Jotkin vesimolekyylit ovat sekä kaasua että nestettä. 

Valtaosassa Maan pintaa vesi ja ilma kohtaavat, mutta millainen raja oikein on? Naturessa julkaistu tutkimus osoitti, että tuolla rajalla vesimolekyylit harottavat kaasumaisen ja nestemäisen olomuodon välillä.

Pinnassa olevan vesimolekyylin toinen vetyatomi värähtelee yläpuolella ja käyttäytyy kaasumaisesti. Alempana oleva toinen vetyatomi käyttäytyy sen sijaan samalla tavalla kuin atomit, jotka muodostavat itse vesimassan.

Etelä-Kalifornian yliopiston tutkija Alexander Benderskii työtovereineen kehitti keinon mitata vesimolekyylien sidoksia toisiinsa. Molekyylit sitoutuvat niin, että yhden vetymolekyyli kytkeytyy toisen happiatomiin. Nämä sidokset pitävät veden nestemäisenä huoneen lämmössä.

Tutkijat huomasivat yllätyksekseen, että pinnalla olevien vesimolekyylien vety-happi-sidokset olivat vain vähän heikompia kuin pinnanalaisten molekyylien. Vedestä ulos työntyvän vetyatomin sidos oli puolestaan vahvuudeltaan samaa luokkaa kuin kaasumaisessa olomuodossa.

Tutkijoiden päättelivät, että vaihdos vedestä ilmaan tapahtuu yhden vesimolekyylin sisällä.

Pinnan vesimolekyylit myös muuttuvat alinomaa. Vaikka ne olisivat pinnassa, ne ovat enimmän osan ajastaan täysin uponneina ja harottavat ilman ja veden välillä vain neljänneksen ajastaan.

Tutkimus herättää kysymyksen, miten määritellä veden ja ilman raja. Jos rajan muodostavat molekyylit, joilla on vetyatomi ilmassa ja toinen vedessä, rajaa voi verrata lautaseinään, josta puutuu aina kolme neljästä laudasta. Neljännen laudan sijainti myös vaihtuu miljoona kertaa sekunnissa.

Jos rajan taas muodostaa vesimolekyylien päällyskerros kokonaan, rajaa voi verrata lautaseinään, josta joka neljäs lauta törröttää ulospäin.

Löydöstä on sekä teoreettista että käytännöllistä iloa veden pinnan reaktioiden tutkimisessa. Esimerkiksi monet ilmakehän ja ympäristökemian kannalta tärkeät kemialliset reaktiot tapahtuvat juuri veden ja ilman rajalla.