Es un hecho poco conocido que las partículas diminutas, como las células sanguíneas, se desplazan hacia los lados cuando pasan por una superficie rugosa, pero esta peculiaridad ha llamado mucho la atención de los investigadores que resuelven problemas industriales.

¿Por qué? Porque si los ingenieros pueden desbloquear las reglas detrás de este pequeño movimiento, las industrias pueden usarlas para aislar muestras biológicas, detectar y diagnosticar enfermedades o clasificar partículas sintéticas.

Ahora, Danielle Chase, estudiante de posgrado de quinto año en Ingeniería de Princeton, y Christina Kurzthaler son coprimeras autoras de un artículo en Proceedings of the National Academy of Sciences. que ofrece el primer modelo general que describe la interacción de superficies estampadas y partículas sedimentarias.

Chase, asesorado por el profesor Howard Stone, trabajó en estrecha colaboración con Kurzthaler, ex becario postdoctoral en el laboratorio de Stone y ahora líder de un grupo de investigación en el Instituto Max Planck para la Física de Sistemas Complejos. Juntos establecieron las "reglas" del sistema para que los investigadores puedan predecir cómo funcionarán sus diseños en lugar de usar prueba y error.

"Fue satisfactorio comprender finalmente el mecanismo que causa las trayectorias helicoidales y la deriva general y tener un modelo hidrodinámico que describiera nuestras observaciones experimentales para que pudiéramos predecir qué sucedería si, por ejemplo, alguien intentara separar dos objetos de diferentes tamaños". dijo Chase.

Más allá del logro en sí, Chase dijo que disfrutó la sensación de colaboración y descubrimiento abiertos. Chase diseñó y construyó los experimentos físicos mientras que Kurzthaler desarrolló el modelo teórico que describe el comportamiento.

Chase dijo que Stone, Donald R. Dixon '69 y Elizabeth W. Dixon Profesor de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial, nunca dictó la dirección exacta de la investigación, pero apoyó mucho todos los aspectos del proyecto.

En cambio, las preguntas que Chase y Kurzthaler persiguieron surgieron de su curiosidad compartida sobre lo que estaban observando, incluido el sorprendente movimiento helicoidal de las partículas. "Nuestras observaciones dieron lugar a más preguntas", dijo Chase. "Eso nos ayudó a encontrar aspectos más interesantes del sistema, como cómo la forma de los patrones afecta el movimiento de las partículas".

Mientras que los investigadores anteriores utilizaron configuraciones experimentales para observar las partículas que fluyen a través de canales delgados, Chase y Kurzthaler se deshicieron de las paredes a excepción de una superficie estampada. Esto les permitió limitar las variables y centrarse solo en la partícula y la superficie.

"Creo que lo que aprendimos al final realmente se benefició de que ambos tuviéramos diferentes enfoques del problema", dijo Chase. "Tener una teoría ayuda a diseñar buenos experimentos y tener mediciones ayuda a confirmar la teoría".

Ahora que está cerca de completar su trabajo de doctorado, Chase está emocionada de continuar la investigación en dinámica de fluidos. "Cuanto más aprendes, más preguntas encuentras", comentó. + Explora más

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