Nella tua prossima passeggiata nel bosco, dai un'occhiata alle gocce di rugiada che pendono dalle foglie. Se vedi umidità su un cipresso o un ginepro con le loro foglie biforcute distinte, probabilmente vedrai quelle gocce d'acqua che sfidano le regole della fisica.

Ispirato alle grandi goccioline che si formano sulla punta di una foglia o su un altro filamento sottile, un team di ricercatori della Utah State University, Università di Liegi, Belgio, e la Brigham Young University hanno trovato l'angolo esatto al quale una fibra piegata trattiene il più fluido. Le loro scoperte sono state pubblicate il 15 marzo nella Royal Society of Chemistry's Materia morbida , una delle migliori riviste di fisica, chimica e biologia.

Il ricercatore capo Dr. Tadd Truscott, creatore del famoso Splash Lab dell'USU, afferma che lo studio offre importanti informazioni nel campo della fluidodinamica.

"Per la prima volta, possiamo identificare l'angolo esatto di una fibra piegata che manterrà il più fluido, " ha detto. "Questa ricerca ha molte applicazioni industriali tra cui la produzione di farmaci o lo sviluppo di tecnologie che utilizzano la microfluidica. Ciò potrebbe essere utile anche per sviluppare reti di raccolta della nebbia più efficienti che stanno diventando più popolari nelle regioni aride. O d'altra parte, questa ricerca potrebbe ispirare un design più efficiente del deumidificatore."

Truscott usa l'analogia di una ragnatela per illustrare il concetto di fibra piegata. Le gocce d'acqua si attaccano alle fibre del nastro in vari punti, ma le gocce più grandi si accumulano alle intersezioni delle fibre che formano angoli acuti. L'angolo migliore per una goccia grande:36 gradi.

"Dopo i test sperimentali, abbiamo determinato che una fibra piegata che forma un angolo di 36 gradi trattiene la maggior parte dell'acqua, " Ha aggiunto Truscott. "Quella quantità è tre volte più di quella che può essere sospesa su una fibra orizzontale".

I ricercatori, incluso il dottor Zhao Pan dell'USU, Dr. Floriane Weyer e Dr. Nicolas Vandewalle dell'Università di Liegi e Dr. William Pitt della BYU, hanno testato la loro teoria delle fibre piegate utilizzando un apparato appositamente costruito. Dott. Weyer e Pan costruirono un telaio circolare rigido e fibre di nylon infilate da un lato all'altro del telaio. Quindi attaccarono una fibra più stretta al centro e tirarono verso l'alto la fibra orizzontale originale, formando una v capovolta. Variando le posizioni di attacco delle fibre, potrebbero cambiare l'angolo formato tra le due metà della fibra piegata.

I liquidi sono stati applicati all'angolo della fibra utilizzando una micro-pipetta. Il volume della gocciolina è aumentato in modo incrementale fino a quando la gocciolina si è staccata dalla fibra.

Truscott e i suoi colleghi dello Splash Lab hanno utilizzato la fotografia ad alta velocità per catturare l'intero processo. Il filmato e altri dettagli sono stati quindi analizzati e modellati matematicamente da Zhao Pan dell'USU con l'aiuto di William Pitt della BYU.

I ricercatori, Certo, non sono i primi ad essere ispirati dalle goccioline in natura. L'antico poeta Tu Fu (712 - 770 d.C.) registrò la sua osservazione di "grani e rivoli di rugiada". Jules Renard scrisse un'osservazione simile circa 125 anni fa:"Alcune gocce di rugiada su una ragnatela ed ecco un fiume di diamanti". Truscott afferma che lo studio delle goccioline offre una connessione tra scienza e arte.

"Questa è la parte migliore del nostro laboratorio, " ha detto. "Siamo nerd della scienza di culture diverse, ma siamo tutti appassionati di letteratura e arte".