Cristais grandes que crescem na água freqüentemente se formam a partir de minúsculos nanocristais continuamente ligados uns aos outros. Durante o apego, essas minúsculas partículas voltam à superfície, como tijolos de LEGO. Um pouco de torque é necessário para girar as partículas na posição de fixação. Medindo e calculando as forças que fornecem esse torque, os pesquisadores descobriram que a água tem um papel mais significativo do que se pensava anteriormente. Modelos de água em superfícies de partículas, organizando-se em estruturas que alcançam as partículas que chegam, dizendo-lhes como se alinhar de maneira ideal para o apego, para montar em cristais maiores. À medida que essas partículas orientadas são aproximadas, as estruturas de água intermediárias se desmancham, permitindo que as partículas se encaixem.

Por que estudar a fixação de partículas? Entendê-lo permite previsões mais precisas de quando os minerais se formarão e quando não. Esse conhecimento ajuda os geocientistas na extração de recursos energéticos e eliminação de resíduos. Também é crucial no projeto de materiais nanopadronizados. Os materiais são usados ​​em dispositivos eletrônicos, suportes de catalisador, e armazenamento de energia. Nessas áreas, processos de fabricação de base aquosa podem se beneficiar. Eles se tornam mais eficientes e sustentáveis ​​do que os tradicionais.

Saber como os minerais se formam é vital para a extração de energia subterrânea e armazenamento de resíduos, criando catalisadores sob medida, e mais. Os minerais podem se formar por meio de fixação de partículas, que envolve o acúmulo de partículas repetidamente até que grandes cristais surjam, mas os pesquisadores ainda estão descobrindo quando e como isso ocorre. Durante cada etapa, uma partícula de tamanho nanométrico salta para a superfície. À medida que as partículas se ligam, eles expelem água entre suas superfícies. As forças envolvidas neste processo não foram determinadas de forma definitiva. A equipe mediu e calculou as forças que fornecem o torque para o alinhamento, trabalhando perto da escala atômica. Em um sistema de óxido de zinco, eles descobriram que a água se organiza nas superfícies das partículas. A água transmite dados estruturais sobre a superfície subjacente para as partículas que chegam. Se as partículas de entrada estiverem fortemente desalinhadas, a água atua como uma barreira para o apego incorreto, limitando o crescimento de cristais defeituosos. Compreender as muitas funções da água na formação mineral oferece benefícios em geociências e design de materiais de base aquosa.