Vatten finns överallt. Att förstå hur det beter sig i en korsning med ett annat material och hur det påverkar prestandan för det materialet är till hjälp när man försöker utveckla bättre produkter och enheter. En forskare vid Virginia Tech leder vägen.

Kemiingenjörsjunior Preeya Achari har nu utvecklat och nyligen publicerat som första författare en ny beräkningsmodell för att bättre förstå förhållandet mellan vatten och en typ av tvådimensionellt material som är sammansatt av enatomtjocka lager som är platta som ett ark av papper.

Modellen kommer att hjälpa till att förutsäga beteendet hos vatten vid ytan av hexagonal bornitrid, en förening som vanligtvis används i kosmetiska produkter, som ögonskugga och läppstift.

Sammansättningen liknar grafen, som redan har visat stor potential inom smörjning, elektroniska apparater, sensorer, separationsmembran, och som tillsats för kosmetiska produkter. Hexagonal bornitrid, dock, har några gynnsammare egenskaper, såsom dess högre motståndskraft mot oxidation, flexibilitet, och större styrka-till-vikt-förhållande - egenskaper som också kan vara användbara vid produktion av nanoteknik, drogleverans, och skörda el från havsvatten.

Inför utvecklingen av den nya modellen, att förstå strukturen på molekylär nivå av vatten vid kontaktytan med hexagonal bornitrid visade sig vara mycket utmanande, om inte omöjligt. Utvecklingen kan ge mer kontroll över prestanda för enheter gjorda med hexagonal bornitrid och vatten.

"Denna kunskap kan hjälpa till att förbättra prestandan hos bornitridbaserade elektroniska enheter, " sa Achari.

Achari arbetar i beräkningslabbet hos biträdande professor i kemiteknik Sanket Deshmukh. Hon utvecklade modellen i nära samarbete med andra i Deshmukhs labb, inklusive post-doktorn Karteek Bejagam och gästforskare Samrendra Singh.

Achari anlände till Virginia Tech och letade efter en utmaning och drogs till att arbeta med det obekanta området beräkningsmaterialvetenskap – ett fält som använder beräkningsmetoder och superdatorer för att förstå befintliga material och påskynda materialupptäckt och utveckling. Hon hittade Deshmukhs labb under sitt andra år och har balanserat sin tid som grundforskare och heltidsstudent sedan dess.

"Det är oerhört tillfredsställande att se resultatet av mitt labbs hårda arbete och att se tillbaka på allt jag bidragit med och lärt mig på vägen, ", sa Achari. "Jag värdesätter också att veta att det arbete som jag och mitt labb gör kommer att gynna andra forskare inom mitt område."

Förutom hennes nyligen publicerade tidskriftsartikel, Achari belönades också med bästa muntliga presentation vid Materials Research Society-mötet 2018 i Boston, Massachusetts.