Los científicos de materiales estudian metales, polímeros, y otras sustancias a nivel atómico para encontrar nuevas formas de controlar las propiedades físicas de un material, como cuán fuerte o maleable es. Un aspecto clave de esta línea de estudio es comprender mejor cómo se organizan espacialmente los átomos de un material:la mayoría de los metales, por ejemplo, constan de átomos que están dispuestos en un patrón enrejado que se repite regularmente.

Si bien todos los átomos de una pieza de metal pueden tener el mismo patrón general, diferentes regiones del material pueden tener el patrón en diferentes orientaciones. Estas regiones, o "granos, "son como cuadrados en una colcha de retazos hechos completamente con la misma tela estampada, pero donde cada cuadrado gira 90 grados respecto a sus vecinos. Entender dónde estos diferentes granos se contactan entre sí, llamados límites de grano, son cruciales para los científicos de materiales, ya que aquí es donde los defectos, corrosiones, o daño es más probable que ocurra. Además, También es importante saber qué tan rápido se mueven los granos entre sí cuando, por ejemplo, un material se coloca bajo presión, porque la dinámica de los límites del grano dicta cómo se podría potencialmente imbuir un material con una propiedad específica.

Un equipo de ingenieros de Penn publicó recientemente una investigación que proporciona una comprensión matemática más profunda de los factores que gobiernan la dinámica de los límites de los granos. Usando simulaciones moleculares y modelos estadísticos, ellos "demuestran la naturaleza fundamental" de la movilidad de los límites del grano. Ser capaz de relacionar el comportamiento de los límites del grano con las fuerzas externas podría ayudar a los ingenieros a determinar cuál de los dos puntos finales apuntar mientras buscan imbuir materiales con propiedades únicas o deseadas.

Su trabajo fue publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .