È un fatto poco noto che minuscole particelle come i globuli si spostano lateralmente quando si spostano su una superficie ruvida, ma questa stranezza ha attirato molta attenzione da parte dei ricercatori che risolvono problemi industriali.

Come mai? Perché se gli ingegneri possono sbloccare le regole dietro questo piccolo movimento, le industrie possono usarle per isolare campioni biologici, rilevare e diagnosticare malattie o ordinare particelle sintetiche.

Ora Danielle Chase, una studentessa laureata del quinto anno alla Princeton Engineering, e Christina Kurzthaler sono co-prime autrici di un articolo negli Proceedings of the National Academy of Sciences che offre il primo modello generale che descrive l'interazione di superfici modellate e particelle di sedimentazione.

Chase, consigliato dal professor Howard Stone, ha lavorato a stretto contatto con Kurzthaler, un ex borsista post-dottorato nel laboratorio di Stone e ora leader di un gruppo di ricerca presso il Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems. Insieme hanno definito le "regole" del sistema in modo che i ricercatori possano prevedere come funzioneranno i loro progetti invece di utilizzare prove ed errori.

"È stato soddisfacente comprendere finalmente il meccanismo che causa le traiettorie elicoidali e la deriva complessiva e avere un modello idrodinamico che descrivesse le nostre osservazioni sperimentali in modo da poter prevedere cosa sarebbe successo se, ad esempio, qualcuno avesse provato a separare due oggetti di dimensioni diverse", disse Chase.

Al di là del risultato stesso, Chase ha affermato di aver apprezzato il senso di scoperta e collaborazione a tempo indeterminato. Chase ha progettato e costruito gli esperimenti fisici mentre Kurzthaler ha sviluppato il modello teorico che descrive il comportamento.

Chase ha affermato che Stone, il professor Donald R. Dixon '69 ed Elizabeth W. Dixon di ingegneria meccanica e aerospaziale, non ha mai dettato la direzione esatta della ricerca, ma è stato molto favorevole a tutti gli aspetti del progetto.

Invece, le domande perseguite da Chase e Kurzthaler sono emerse dalla loro comune curiosità su ciò che stavano osservando, incluso il sorprendente movimento elicoidale delle particelle. "Le nostre osservazioni hanno portato a più domande", ha detto Chase. "Questo ci ha aiutato a trovare aspetti più interessanti del sistema, come il modo in cui la forma dei modelli influisce sul movimento delle particelle."

Mentre i ricercatori precedenti utilizzavano configurazioni sperimentali per osservare le particelle che scorrevano attraverso canali sottili, Chase e Kurzthaler si sono sbarazzati delle pareti ad eccezione di una superficie modellata. Questo ha permesso loro di limitare le variabili e concentrarsi solo sulla particella e sulla superficie.

"Penso che ciò che abbiamo imparato alla fine abbia davvero beneficiato del fatto che entrambi abbiamo approcci diversi al problema", ha detto Chase. "Avere una teoria aiuta a progettare buoni esperimenti e avere misurazioni aiuta a confermare la teoria."

Ora prossima al completamento del suo lavoro di dottorato, Chase è entusiasta di continuare la ricerca sulla dinamica dei fluidi. "Più impari, più domande trovi", ha osservato. + Esplora ulteriormente

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