Los grandes cristales que crecen en el agua a menudo se forman a partir de diminutos nanocristales que se unen continuamente. Durante el apego, estas pequeñas partículas saltan a la superficie, como ladrillos LEGO. Se necesita un poco de torsión para rotar las partículas a su posición para la fijación. Al medir y calcular las fuerzas que proporcionan este par, Los investigadores encontraron que el agua tiene un papel más importante de lo que se pensaba. Plantillas de agua en superficies de partículas, organizarse en estructuras que lleguen a las partículas entrantes, diciéndoles cómo alinearse de manera óptima para el apego, para ensamblar en cristales más grandes. A medida que estas partículas orientadas se acercan, las estructuras de agua que intervienen se disimulan, permitiendo que las partículas se acoplen juntas.

¿Por qué estudiar la adhesión de partículas? Comprenderlo permite predicciones más precisas de cuándo se formarán y cuándo no se formarán los minerales. Este conocimiento ayuda a los geocientíficos con la extracción de recursos energéticos y la eliminación de desechos. También es crucial en el diseño de materiales con nanopatrones. Los materiales se utilizan en dispositivos electrónicos, soportes de catalizador, y almacenamiento de energía. En estas áreas, Los procesos de fabricación de base acuosa pueden beneficiarse. Se vuelven más eficientes y sostenibles que los tradicionales.

Saber cómo se forman los minerales es vital para la extracción de energía subterránea y el almacenamiento de desechos. creando catalizadores a medida, y más. Los minerales se pueden formar a través de la unión de partículas, que implica la acumulación de partículas repetidamente hasta que emergen grandes cristales, pero los investigadores aún están descubriendo cuándo y cómo ocurre esto. Durante cada paso, una partícula de tamaño nanométrico cae a la superficie. A medida que las partículas se adhieren, expulsan agua entre sus superficies. Las fuerzas involucradas en este proceso no se habían determinado definitivamente. El equipo midió y calculó las fuerzas que proporcionan el torque para la alineación, trabajando en la escala atómica cercana. En un sistema de óxido de zinc, encontraron que el agua se organiza en las superficies de las partículas. El agua transmite datos estructurales sobre la superficie subyacente a las partículas entrantes. Si las partículas entrantes están muy desalineadas, el agua actúa como una barrera para una fijación incorrecta, limitar el crecimiento de cristales defectuosos. Comprender los múltiples roles del agua en la formación de minerales ofrece beneficios en geociencias y diseño de materiales de base acuosa.