Gli scienziati dei materiali studiano i metalli, polimeri, e altre sostanze a livello atomico per trovare nuovi modi per controllare le proprietà fisiche di un materiale, come quanto è forte o malleabile. Un aspetto chiave di questa linea di studio è comprendere meglio come gli atomi di un materiale sono disposti nello spazio:la maggior parte dei metalli, Per esempio, sono costituiti da atomi disposti in uno schema reticolare che si ripete regolarmente.

Mentre tutti gli atomi in un pezzo di metallo potrebbero avere lo stesso schema generale, diverse regioni del materiale potrebbero avere il motivo con orientamenti diversi. Queste regioni, o "grani, " sono come quadrati in una trapunta patchwork realizzata interamente con la stessa stoffa fantasia, ma dove ogni quadrato è ruotato di 90 gradi dai suoi vicini. Capire dove questi diversi grani entrano in contatto tra loro, chiamati bordi di grano, sono cruciali per gli scienziati dei materiali poiché è qui che i difetti, corrosione, o è più probabile che si verifichino danni. Inoltre, è anche importante sapere quanto velocemente i grani si muovono l'uno sull'altro quando, Per esempio, un materiale è posto sotto pressione, perché la dinamica del bordo del grano detta come si potrebbe potenzialmente impregnare un materiale con una proprietà specifica.

Un team di ingegneri della Penn ha recentemente pubblicato una ricerca che fornisce una comprensione matematica più profonda di quali fattori governano la dinamica dei bordi dei grani. Utilizzando simulazioni molecolari e modelli statistici, essi "dimostrano la natura fondamentale" della mobilità ai bordi dei grani. Essere in grado di mettere in relazione il comportamento dei bordi dei grani con le forze esterne potrebbe aiutare gli ingegneri a determinare quale dei due punti finali prendere di mira mentre cercano di conferire ai materiali proprietà uniche o desiderate.

Il loro lavoro è stato pubblicato nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .