Materiaalwetenschappers bestuderen metalen, polymeren, en andere stoffen op atomair niveau om nieuwe manieren te vinden om de fysieke eigenschappen van een materiaal te controleren, zoals hoe sterk of hoe kneedbaar het is. Een belangrijk aspect van deze onderzoekslijn is een beter begrip van hoe de atomen van een materiaal ruimtelijk zijn gerangschikt - de meeste metalen, bijvoorbeeld, bestaan ​​uit atomen die gerangschikt zijn in een roosterachtig patroon dat zich regelmatig herhaalt.

Hoewel alle atomen in een stuk metaal hetzelfde algemene patroon kunnen hebben, verschillende delen van het materiaal kunnen het patroon in verschillende richtingen hebben. Deze regio's, of "granen, " zijn als vierkanten in een lappendeken, volledig gemaakt van hetzelfde patroondoek, maar waar elk vierkant 90 graden is gedraaid ten opzichte van zijn buren. Begrijpen waar deze verschillende granen met elkaar in contact komen, korrelgrenzen genoemd, zijn cruciaal voor materiaalwetenschappers, omdat hier defecten, corrosies, of schade het meest waarschijnlijk is. In aanvulling, het is ook belangrijk om te weten hoe snel korrels langs elkaar gaan wanneer, bijvoorbeeld, een materiaal wordt onder druk gezet, omdat de dynamiek van de korrelgrens bepaalt hoe men een materiaal potentieel kan doordrenken met een specifieke eigenschap.

Een team van ingenieurs van Penn heeft onlangs onderzoek gepubliceerd dat een dieper wiskundig inzicht verschaft in welke factoren de dynamiek van korrelgrenzen bepalen. Met behulp van moleculaire simulaties en statistische modellen, ze "demonstreren de fundamentele aard" van korrelgrens mobiliteit. Als ingenieurs het gedrag van korrelgrenzen kunnen relateren aan externe krachten, kunnen ingenieurs bepalen op welke van de twee eindpunten ze zich moeten richten als ze materialen met unieke of gewenste eigenschappen willen doordrenken.

Hun werk werd gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .