Stora kristaller som växer i vatten bildas ofta av små nanokristaller som ständigt fäster ihop. Under anslutning, dessa små partiklar knäpper till ytan, som LEGO-klossar. Lite vridmoment behövs för att rotera partiklarna på plats för fastsättning. Genom att mäta och beräkna krafterna som ger detta vridmoment, forskare fann att vatten har en viktigare roll än man tidigare trott. Vattenmallar på partikelytor, organiseras i strukturer som når ut till inkommande partiklar, berätta för dem hur de optimalt kan anpassa sig för anknytning, att sätta ihop till större kristaller. När dessa orienterade partiklar förs närmare, de mellanliggande vattenstrukturerna går sönder, så att partiklarna kan docka ihop.

Varför studera partikelbindning? Att förstå det möjliggör mer exakta förutsägelser om när mineraler kommer att bildas och när de inte kommer att bildas. Denna kunskap hjälper geovetare med energiresursutvinning och avfallshantering. Det är också avgörande vid utformningen av nanopönstrade material. Materialen används i elektroniska enheter, katalysatorbärare, och energilagring. I dessa områden, vattenbaserade tillverkningsprocesser kan gynnas. De blir mer effektiva och hållbara än traditionella.

Att veta hur mineraler bildas är avgörande för energiutvinning och avfallslagring under ytan, skapa skräddarsydda katalysatorer, och mer. Mineraler kan bildas via partikelfästning, vilket innebär att man samlar partiklar upprepade gånger tills stora kristaller kommer fram, men forskare upptäcker fortfarande när och hur detta inträffar. Under varje steg, en partikel i nanostorlek snäpper fast till ytan. När partiklarna fäster, de driver ut vatten mellan sina ytor. Vilka krafter som var involverade i denna process hade inte definitivt fastställts. Teamet mätte och beräknade krafterna som ger vridmomentet för inriktning, arbetar på nära atomär skala. I ett zinkoxidsystem, de fann att vatten organiserar sig på partikelytorna. Vattnet överför strukturella data om den underliggande ytan till inkommande partiklar. Om inkommande partiklar är kraftigt felinriktade, vatten fungerar som en barriär mot felaktig infästning, begränsa tillväxten av defekta kristaller. Att förstå vattnets många roller i mineralbildning ger fördelar inom geovetenskap och design av vattenbaserade material.