Una nuova ricerca dell'Università del New Hampshire ha portato allo sviluppo di una nuova tecnica per determinare l'area superficiale e il volume di piccole particelle, le dimensioni di un granello di sabbia o più piccole. A causa delle loro piccole dimensioni, forma irregolare e angolo di visione limitato, le tecniche di imaging microscopico comunemente utilizzate non possono sempre catturare la forma dell'intero oggetto, spesso tralasciando informazioni preziose che possono essere importanti in numerose aree della scienza, ingegneria e medicina.

Lo studio, che è stato recentemente pubblicato sulla rivista Scienza e tecnologia della misurazione , descrive una tecnica inventiva per stimare matematicamente l'estensione di un oggetto catturato in modelli 3D, e utilizzare le informazioni per misurare in modo più accurato l'intero oggetto.

"I modelli 3D in microscala sono uno strumento importante per molte aree della scienza, ma per la maggior parte degli oggetti su micro o nanoscala solo una parte dell'oggetto può essere vista nel campo visivo, "dice Gopala Mulukutla, un ricercatore presso l'Istituto per lo Studio della Terra, Oceans and Space presso UNH e autore principale dello studio. "A causa della forma irregolare degli oggetti studiati, conoscere l'estensione della particella che viene ripresa ci consente di calcolare ragionevolmente ciò che non è stato visto nel modello consentendo una valutazione più accurata di proprietà come l'area della superficie, e volume dell'intera particella."

La ricerca è stata ispirata da uno studio finanziato dall'NSF per comprendere le proprietà della cenere vulcanica raccolta dall'eruzione del 1980 del vulcano Mount Saint Helens nello stato di Washington. Cenere da eruzioni mortali, come questo, può diffondersi in lungo e in largo e causare una serie di problemi relativi alla salute, trasporto aereo, e persino il fallimento del raccolto. Per esempio, l'eruzione del monte Tambora in Indonesia nel 1816, ha portato a quello che viene definito "L'anno senza estate" in tutto il mondo, causando temperature insolitamente fredde e devastanti danni alle colture.

"Piccole particelle di cenere vulcanica entrano nell'atmosfera e possono essere trasportate per lunghe distanze causando ogni tipo di problema, dal diventare un pericolo per l'aviazione all'incidere sulla salute respiratoria sia dell'uomo che degli animali, " spiega Mulukutla. "Utilizzando questo approccio matematico, possiamo avere un'idea migliore di come appaiono le particelle, che consentirà agli scienziati di implementare modelli che prevedono meglio il movimento delle nubi di cenere vulcanica di future eruzioni".

Parte di un brevetto provvisorio depositato da UNH Innovation, che sostiene, gestisce, e promuove la proprietà intellettuale dell'UNH, la tecnica ha altre applicazioni pratiche. Mulukutla, la cui area di ricerca è in idrologia e qualità delle acque, dice che potrebbe essere utile nello sviluppo di modelli che simulano il trasporto di sedimenti in fiumi e torrenti. La tecnica potrebbe essere utile anche in medicina dove, Per esempio, nuovi e innovativi esami del sangue in fase di sviluppo richiedono la valutazione della forma e delle proprietà delle goccioline di sangue allungate che possono essere difficili da catturare.