Materialforskare studerar metaller, polymerer, och andra ämnen på atomnivå för att hitta nya sätt att kontrollera ett materials fysikaliska egenskaper, till exempel hur stark eller formbar den är. En nyckelaspekt av denna studielinje är bättre förståelse av hur ett materials atomer är rymdligt ordnade – de flesta metaller, till exempel, består av atomer som är ordnade i ett gitterliknande mönster som regelbundet upprepas.

Medan alla atomer i en metallbit kan ha samma övergripande mönster, olika områden av materialet kan ha mönstret i olika orienteringar. Dessa regioner, eller "korn, "är som rutor i ett lapptäcke gjord helt av samma mönstrade tyg, men där varje ruta vrids 90 grader från sina grannar. Att förstå var dessa olika korn kommer i kontakt med varandra, kallas korngränser, är avgörande för materialforskare eftersom det är här defekter, korrosioner, eller skador är mest sannolikt att inträffa. Dessutom, det är också viktigt att veta hur snabbt korn rör sig förbi varandra när, till exempel, ett material sätts under tryck, eftersom korngränsdynamik dikterar hur man potentiellt skulle kunna genomsyra ett material med en specifik egenskap.

Ett team av ingenjörer vid Penn publicerade nyligen forskning som ger en djupare matematisk förståelse av vilka faktorer som styr dynamiken i korngränser. Använda molekylära simuleringar och statistiska modeller, de "visar den grundläggande naturen" av korngränsrörlighet. Att kunna relatera beteendet hos korngränser till yttre krafter skulle kunna hjälpa ingenjörer att avgöra vilken av de två ändpunkterna de ska rikta in sig på när de försöker ge material unika eller önskade egenskaper.

Deras arbete publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences .