Dos investigadores del NJIT han demostrado que utilizando un enfoque basado en el continuo, pueden explicar la dinámica de las partículas metálicas líquidas sobre un sustrato de nanoescala. "Simulación numérica de nanopartículas de metal fundido expulsadas licuadas por irradiación láser:interacción de geometría y deshumectación, " apareció en Cartas de revisión física (16 de julio, 2013).

La evolución de las gotas de fluido depositadas sobre sustratos sólidos ha sido un foco de gran esfuerzo de investigación durante décadas. dijo el coautor Shahriar Afkhami, profesor asistente en el Departamento de Ciencias Matemáticas del NJIT. Este esfuerzo se ha vuelto particularmente extenso en la nanoescala, debido a la relevancia de las nanoestructuras en una variedad de campos, que van desde la secuenciación de ADN hasta plasmónicos y nano magnetismo. Y la investigación también se aplica a las pantallas de cristal líquido y los diseños de paneles solares ".

En este trabajo, Afkhami con el profesor de NJIT Lou Kondic, también en el Departamento de Ciencias Matemáticas, estudió las nanoestructuras de metal líquido colocadas sobre sustratos sólidos. El estudio es de relevancia directa para el autoensamblaje y el ensamblaje dirigido de nanopartículas metálicas en superficies. Por ejemplo, el tamaño y la distribución de las partículas metálicas afectan fuertemente el rendimiento de los dispositivos de células solares, Dijo Afkhami.

En este trabajo, sin embargo, los investigadores demuestran que el uso de un enfoque basado en el continuo es apropiado en la nanoescala, donde los supuestos básicos de la mecánica de fluidos continuos se llevan al límite. La investigación de la pareja es el primer intento de utilizar simulaciones de vanguardia basadas en la mecánica de fluidos continuos para explicar la dinámica de las partículas de metal líquido en un sustrato a nanoescala.

"Demostramos que las simulaciones continuas proporcionan un buen acuerdo cualitativo con las simulaciones atomísticas en las escalas de longitud en el rango de 1-10 nm y con las escalas de longitud de los experimentos físicos medidas en el rango de 100 nanómetros, "añadió Kondic.

Kondic participa en el modelado matemático y la simulación de materiales granulares, así como en el desarrollo de métodos numéricos para ecuaciones diferenciales parciales altamente no lineales relacionadas con los flujos de películas líquidas delgadas. En 2005, Kondic recibió una beca de la Fundación Fulbright y viajó a Argentina para estudiar la dinámica de las películas líquidas no newtonianas que involucran líneas de contacto. Actualmente lidera cuatro proyectos financiados con fondos federales por un total de más de $ 800, 000.

Afkhami utiliza modelos matemáticos y computacionales para ayudar a los investigadores a comprender mejor una variedad de fenómenos de ingeniería de la vida real. Su trabajo incluye examinar sistemas biomédicos, polímeros y plásticos, microfluidos y nanomateriales. Su investigación busca la existencia de soluciones y problemas que involucran flujos de fluidos desde la estabilidad hasta el comportamiento asintótico.

El proyecto de investigación actual de Afkhami es descubrir numéricamente una mejor manera de comprender la dinámica de las mezclas de fluidos. El esfuerzo se vinculará con su nuevo NSF de $ 252 por tres años, 000 subvención (2013-16) para desarrollar un marco computacional de última generación para líquidos poliméricos. Los frutos de este trabajo eventualmente tendrán un amplio efecto en aplicaciones complejas, como la forma en que fluyen la sangre y otros fluidos corporales en los dispositivos de microfluidos, así como encontrar mejores formas de mejorar el flujo de emulsiones al mezclar o procesar polímeros.