הבנה בסיסית אודות הדרך שבה חומרים מוצקים מתעוותים ומשנים צורה היא חיונית לפיתוח חומרים חדשים בעלי תכונות משופרות ולצורך יכולות החיזוי של התנהגות חומרים במצבים שונים. בפרט, חשוב לדעת מהו הקשר בין מאפיינים ותהליכים שמתרחשים ברמה המיקרוסקופית – עד לקנה המידה התת-ננומטרי של קשרים בין אטומיים – לבין התוצאה של תהליכים אלו שבאה לידי ביטוי בתכונות הנראות לעין של החומר ובהתנהגות הכללית שלו. מאז שנות החמישים של המאה הקודמת, ידוע שחומרים מוצקים מתעוותים באמצעות תנועה של ״פגמים״ במבנה הגבישי של החומר בקנה המידה התת-ננומטרי. אחד הפגמים הנפוצים היוצר עיוות של חומרים נקרא ״גבול תאומים״. גבול תאומים הוא שכבת אטומים בודדת המפרידה בין שני סידורים שונים של האטומים בחומר שיש ביניהם סימטריית מראה; עקב סימטריית המראה שני החלקים השונים של החומר נראים כמו תאומים ומכאן השם. באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים ניתן לצפות בפגמים בחומר – כגון גבול תאומים – רק כאשר הם במנוחה, כלומר לא זזים. מסיבה זו, התנועה של הפגמים, שלמעשה אחראית להיווצרות העיוות בחומר, לא נחקרה בתנאים של זמן אמת. בפרויקט זה, חקרנו את המחסומים המפריעים לתנועה של גבולות תאומים או מונעים אותה. בנוסף, חקרנו את האופן שבו פגמים מסוג גבול התאומים מתגברים על המחסומים האלו. בפרט, מדדנו את החוקים הדינמיים של תנועת גבולות תאומים בתנאים שונים – כלומר, את ההשפעה של כוחות שמופעלים עליו, כמו שדה חשמלי או שדה מגנטי – לבין מהירות התנועה של גבולות התאומים, אשר קובעת את הקצב שבו החומר מתעוות. השוואה של תוצאות מדידות אלו עם תחזיות של תיאוריות שפיתחנו אפשרה לזהות ולהעריך באופן כמותי את התכונות שמכתיבות את תנועת גבולות התאומים. המחקר בוצע על חומרים ״פרואים״, שהם קבוצה גדולה של חומרים מסוגים שונים, אשר רובם יכולים לשנות את צורתם ולהתעוות, במידה רבה עקב השפעה של שדה חשמלי, שדה מגנטי, או שינויי טמפרטורה קטנים. תכונה זו של חומרים פרואים מאפשרת ליצור בהם שינויי צורה באופן מכוון ובכך להשתמש בהם כמנועים זעירים. לחילופין, עיוות של החומר יוצר שדה חשמלי, שדה מגנטי, או שינויי טמפרטורה; תכונה שמאפשרת להשתמש בחומרים אלו כחיישנים או לייצור ו/או לקצור אנרגיה.