البوليمرات الطبقية تشبه مبنى متعدد الطوابق، حيث كل طابق ملوّن بلون مختلف، وبين الطوابق قد تظهر شقوق أحيانًا. هذه الشقوق هي أزواج الانخلاعات، وهي اضطرابات في الدورية تفسد المادة. لطالما بحث المهندسون عن طريقة للتحكم في هذه العيوب دون إعادة بناء المبنى بأكمله. اتضح أن الجسيمات الصغيرة يمكن أن تعمل كمهندسين: بعضها يقوّي المواضع الضعيفة، وبعضها الآخر يدمرها.

بنى الباحثون نموذجًا حاسوبيًا يتفاعل فيه البوليمر الطبقي مع جسيمات نانوية من نوعين. الجسيمات المتجانسة، المغطاة بمادة تفضّل إحدى الطبقات، تتصرف كحشوة للشق: فهي تندمج في العيب وتخفض الطاقة اللازمة لوجوده. أما جسيمات يانوس، التي لها نصفان مختلفان من السطح، فلا تستطيع إرضاء الطبقتين معًا في النواة المنحنية للعيب، لذا فهي ترفع طاقة التكوين وتجعل العيب أقل فائدة.

بالنسبة للجسيمات المتجانسة الأكبر من سمك الطبقة، كان التأثير كبيرًا: بلغ انزياح الطاقة −63.8 kBT للجسيمات التي تفضّل الطبقة A، و−37.9 kBT لتلك التي تفضّل الطبقة B. هذا يعني أن هذه الجسيمات تثبّت الانخلاعات بنشاط، مستبدلة البوليمر المشدود في نواة العيب. على النقيض، رفعت جسيمات يانوس الطاقة بعدة kBT، خاصة عندما يكون نصفا السطح متساويين.

النتيجة الرئيسية: طاقة ارتباط الجسيم بنواة الانخلاع مرتبطة خطيًا بانزياح طاقة التكوين، بميل قدره 1.00 ± 0.01. هذا يعني أنه بمعرفة مدى التصاق الجسيم بالعيب، يمكن التنبؤ بما إذا كان سيُثبّته أم يُدمّره. هذا القانون البسيط يتيح تصميم مواد بالعدد المطلوب من العيوب دون الحاجة إلى تجربة مكلفة لجميع المعاملات.

كان معروفًا سابقًا أن الإضافات يمكن أن تتراكم في المناطق المعيبة، لكن لم توجد علاقة كمية بين خصائص الجسيمات وطاقة الانخلاعات. الآن تم تأسيسها: الجسيمات المتجانسة الكبيرة تقوّي العيوب، بينما جسيمات يانوس تُضعفها. هذا يفتح الطريق لتصميم هادف للمواد المهيكلة نانويًا، حيث لا تكون العيوب عيبًا بل عناصر وظيفية، كما في البلورات الفوتونية أو الأغشية.