Si vous avez secoué une boule à neige, vous avez aimé regarder ses minuscules particules couler lentement au fond. Mais tous les petits objets dérivent-ils de la même manière et au même rythme ?

Une nouvelle étude de l'Université de Tel Aviv révèle que la sédimentation d'objets asymétriques dans un liquide est très différente de celle d'objets symétriques comme les sphères. La recherche résout une énigme de longue date concernant la cause et l'étendue des "tempêtes" dans la sédimentation, et peut être utile pour améliorer le traitement de l'eau et les processus industriels qui reposent sur des suspensions, qui sont des liquides qui contiennent de petites particules solides. La recherche peut également avoir une utilité dans l'étude des gisements géologiques, car les variations de concentration des particules d'un endroit à l'autre affectent la progression de la sédimentation.

La recherche a été dirigée par le professeur Haim Diamant de la TAU's School of Chemistry en collaboration avec le professeur Thomas Witten de l'Université de Chicago, et dirigé par Tomer Goldfriend, étudiant au doctorat de la TAU. Il a été parrainé par la Fondation binationale pour la science américano-israélienne (BSF) et publié en Lettres d'examen physique .

Le calme et la tempête

"Notre recherche clarifie un point commun, phénomène complexe et offre des moyens de le contrôler, " a déclaré le professeur Diamant. " Nous avons démontré que la " tempête " de la sédimentation est spécifique aux objets symétriques tels que les sphères et les ellipsoïdes. Il disparaît dans le cas plus général des objets asymétriques, qui peut avoir des formes arbitraires. Les objets asymétriques rendent le processus de sédimentation plus uniforme et moins chaotique."

Certains réacteurs chimiques et installations de traitement des eaux reposent sur des procédés étroitement liés à la sédimentation, Le professeur Diamant a expliqué. « Ceux-ci sont appelés « lits fluidisés », ' où les particules de décantation sont amenées à planer dans le liquide par un écoulement ascendant opposé de liquide, ce qui facilite leur activité chimique. Les lits fluidisés sont utilisés dans la production de polymères tels que le caoutchouc et le polyéthylène. Ils sont également utilisés pour améliorer l'efficacité des installations de traitement de l'eau et des déchets. Notre travail pourrait conduire à des améliorations de ces processus en contrôlant l'uniformité des particules distribuées dans le liquide. »

L'équipe étudie actuellement les propriétés organisationnelles d'autres types de matériaux. « Nous avons maintenant l'intention de rechercher des scénarios physiques autres que la sédimentation qui peuvent montrer un type similaire d'"auto-apprivoisement", c'est-à-dire une tendance des constituants du matériau à s'auto-organiser en configurations extrêmement uniformes, " a déclaré le professeur Diamant. " La question fondamentale est de savoir si le comportement que nous avons trouvé est unique au processus de sédimentation ou peut être trouvé dans une classe beaucoup plus large de matériaux. Nous pensons – nous espérons – que ce dernier est vrai. »