Deux plaques lisses de mica se rapprochent lentement dans une solution de calcium. À une distance de cinquante nanomètres, une barrière invisible surgit soudain entre elles : comme si quelqu'un avait tendu une toile de molécules entre les parois. Cette toile empêche les plaques de se toucher, alors que, selon tous les calculs, elles devraient glisser librement l'une vers l'autre.
Les chimistes ont mesuré la force de cette répulsion à l'aide d'un instrument qui détecte la pression avec une précision d'un dixième de nanomètre. Dans une solution de chlorure de calcium, la répulsion apparaissait pour un espace de dix à cinquante nanomètres. La théorie habituelle pour les surfaces chargées ne s'applique pas ici : elle prédit une interaction beaucoup plus faible à de telles distances. Il s'est avéré que la force dépend de la vitesse : elle est plus faible lors d'un rapprochement lent, et plus forte lors d'un rapprochement rapide. Ce n'est pas un ressort qui se comporte ainsi, mais un liquide visqueux : plus on essaie de le comprimer vite, plus il résiste.
Le réseau d'ions calcium entourés d'eau se forme à la surface du minéral même dans une solution non saturée, où le sel n'a pas encore atteint sa limite de solubilité. La surface stabilise ce réseau et prépare ainsi le terrain pour le futur cristal. Cela explique pourquoi la cristallisation du carbonate de calcium commence si souvent sur les parois des récipients ou dans les pores du tissu osseux, même lorsque la solution est encore loin de la saturation. Comprendre ce processus pourrait aider à contrôler la cristallisation dans les technologies de capture du dioxyde de carbone et à créer des matériaux semblables à la nacre naturelle.
La viscosité du film détecté n'est que sept fois supérieure à celle de l'eau pure, mais cela suffit pour que la force de répulsion entre les lamelles de mica augmente de plusieurs dizaines de fois par rapport à la prédiction classique.