Grote kristallen die in water groeien, worden vaak gevormd uit minuscule nanokristallen die voortdurend aan elkaar hechten. Tijdens gehechtheid, deze kleine deeltjes breken naar de oppervlakte, zoals LEGO-stenen. Er is een beetje koppel nodig om de deeltjes in positie te draaien voor bevestiging. Door de krachten te meten en te berekenen die voor dit koppel zorgen, onderzoekers ontdekten dat water een grotere rol speelt dan eerder werd gedacht. Watersjablonen op deeltjesoppervlakken, organiseren in structuren die reiken naar binnenkomende deeltjes, hen te vertellen hoe ze zich optimaal kunnen afstemmen op gehechtheid, te assembleren tot grotere kristallen. Naarmate deze georiënteerde deeltjes dichterbij komen, de tussenliggende waterstructuren vallen uiteen, waardoor de deeltjes aan elkaar kunnen dokken.

Waarom de aanhechting van deeltjes bestuderen? Door het te begrijpen, kunnen nauwkeuriger voorspellingen worden gedaan over wanneer mineralen zich zullen vormen en wanneer niet. Deze kennis helpt geowetenschappers bij het winnen van energiebronnen en het verwijderen van afval. Het is ook cruciaal bij het ontwerpen van materialen met nanopatronen. De materialen worden gebruikt in elektronische apparaten, katalysatordragers, en energieopslag. In deze gebieden, productieprocessen op waterbasis kunnen hiervan profiteren. Ze worden efficiënter en duurzamer dan traditionele.

Weten hoe mineralen zich vormen is essentieel voor ondergrondse energiewinning en afvalopslag, het creëren van op maat gemaakte katalysatoren, en meer. Mineralen kunnen zich vormen via aanhechting van deeltjes, waarbij herhaaldelijk deeltjes worden verzameld totdat er grote kristallen tevoorschijn komen, maar onderzoekers ontdekken nog steeds wanneer en hoe dit gebeurt. Tijdens elke stap, een deeltje van nanoformaat springt naar het oppervlak. Als de deeltjes hechten, ze verdrijven water tussen hun oppervlakken. De krachten die bij dit proces betrokken waren, waren niet definitief vastgesteld. Het team heeft de krachten gemeten en berekend die zorgen voor het koppel voor uitlijning, werken op bijna atomaire schaal. In een zinkoxidesysteem, ze ontdekten dat water zich op de deeltjesoppervlakken organiseert. Het water verzendt structurele gegevens over het onderliggende oppervlak naar binnenkomende deeltjes. Als binnenkomende deeltjes sterk verkeerd zijn uitgelijnd, water fungeert als een barrière tegen onjuiste bevestiging, beperking van de groei van defecte kristallen. Het begrijpen van de vele rollen van water bij de vorming van mineralen biedt voordelen in de geowetenschappen en het ontwerpen van materialen op waterbasis.