מלח הוא גביש המורכב מיונים עם מטען חיובי ויונים עם מטען שלילי המאזנים זה את זה מבחינה חשמלית, כך שתרכובת המלח היא בסופו של דבר ניטרלית. כשמלח מומס בתוך נוזל כגון מים, נוצרת תמיסה שבה המומסים הם אותם יונים חיובים ושלילים. מכיוון שמים הם הנוזל השכיח והחשוב על פני כדור הארץ, לתכונות של יונים בתווך מיימי ישנה חשיבות עצומה במערכות אקולוגיות (אוקיינוסים), מערכות ביולוגיות ויישומים כימיים. התורה הקלאסית שמתארת תמיסות יוניות, המכונה תורת פואסון-בולצמן, נמצאת בשימוש מזה שנים רבות ומשלבת עקרונות מרכזיים באלקטרוסטטיקה ובמכניקה סטטיסטית. המחקר שלנו בחן מספר היבטים עיוניים ומגבלות של תורה קלסית זו והוצעו הכללות שלה בשימוש בכלים פיזיקליים מתקדמים. בין השאר, נבחנו תכונות של התמיסה (כגון הקבוע הדיאלקטרי שמתאר כיצד התמיסה מגיבה לשדה חשמלי חיצוני, וכן מתח הפנים בין התמיסה לאוויר) כפונקציה של תכונות ספציפיות של היונים ושל חוזק הדיפול החשמלי של מולקולות הממס, והתקבלה התאמה טובה עם הניסויים. בנוסף, חושבו התפלגות הצפיפויות של היונים השונים ליד פני השטח בין התמיסה לאוויר, הן לגבי תמיסות מלח והן לגבי בסיסים וחומצות. טיפות נוזליות שנמצאות במגע עם משטח מוצק מאופיינות בזווית המגע שלהן. על משטח שמנוני, טיפה של מים מתכדרת ולא מרטיבה כמעט את פני המשטח, ואז זווית המגע גבוהה. ואילו על פני משטח מזכוכית, הטיפה מרטיבה את המשטח וזווית המגע קטנה. בחלקו השני של המחקר, נבנה מודל שמתאר את זווית המגע של תמיסה יונית כפונקציה של המתח החשמלי. מצאנו הסבר לתופעה ידועה מהניסויים אך שלא הובנה עד כה: עבור מתחים קטנים זווית המגע משתנה ביחס ישר לריבוע המתח, אבל עבור מתחים של מספר עשרות וולט, זווית המגע מגיעה לערך רוויה. ההסבר שלנו קשור להימצאות של מספר קטן של יונים בפאזה הלא-מוליכה שתוחמת את הטיפה מבחוץ, כך שיונים אלו תורמים לאנרגיה של המערכת וגורמים לרוויה. חלקו האחרון של המחקר עסק בכוחות בין חלקיקים מוצקים בגודל ננומטרי שמומסים בתוך תמיסה יונית. יש לכוחות אלו חשיבות רבה בהבנה של יציבות של תרחיפים כגון חלקיקי צבע או דיו ואפילו חלבונים שמומסים בתווך נוזלי. במודל שנבנה, החלקיקים נלקחו כמשטחים שטוחים, וחושבו הכוחות בין שני משטחים טעונים שמופרדים זה מזה על ידי תמיסה יונית. המסקנות מהמחקר העיוני קשורות קשר הדוק לתוצאות הניסיוניות של מדידת כוחות בין משטחים כאשר המרחק ביניהם הוא בתחום הננומטרי.