De nouvelles recherches de l'Université du New Hampshire ont conduit au développement d'une nouvelle technique pour déterminer la surface et le volume de petites particules, la taille d'un grain de sable ou moins. En raison de leur petite taille, forme irrégulière et angle de vision limité, les techniques d'imagerie microscopique couramment utilisées ne peuvent pas toujours capturer la forme entière de l'objet en laissant souvent de côté des informations précieuses qui peuvent être importantes dans de nombreux domaines de la science, ingénierie et médecine.

L'étude, qui vient d'être publié dans la revue Science et technologie de la mesure , décrit une technique inventive pour estimer mathématiquement l'étendue d'un objet capturé dans des modèles 3D, et utiliser les informations pour mesurer plus précisément l'ensemble de l'objet.

"Les modèles 3D à l'échelle micro sont un outil important pour de nombreux domaines de la science, mais pour la plupart des objets à l'échelle micro ou nanométrique, seule une partie de l'objet est visible dans le champ de vision, " dit Gopala Mulukutla, chercheur à l'Institut d'étude de la Terre, Océans et espace à l'UNH et auteur principal de l'étude. "En raison de la forme irrégulière des objets étudiés, connaître l'étendue de la particule imagée nous permet de calculer raisonnablement ce qui n'a pas été vu dans le modèle, ce qui permet une évaluation plus précise des propriétés telles que la surface, et le volume de la particule entière."

La recherche a été inspirée par une étude financée par la NSF pour comprendre les propriétés des cendres volcaniques collectées lors de l'éruption de 1980 du volcan du mont Saint Helens dans l'État de Washington. Cendres d'éruptions mortelles, comme celui-ci, peut se propager très loin et causer une foule de problèmes liés à la santé, transport aérien, et même de mauvaises récoltes. Par exemple, l'éruption du mont Tambora en Indonésie en 1816, a abouti à ce que l'on appelle « l'année sans été » à travers le monde, provoquant des températures inhabituellement froides et des dégâts dévastateurs aux cultures.

"De minuscules particules de cendres volcaniques pénètrent dans l'atmosphère et peuvent être transportées sur de longues distances causant toutes sortes de problèmes, de devenir un danger pour l'aviation à affecter la santé respiratoire des humains et des animaux, " explique Mulukutla. " En utilisant cette approche mathématique, nous pouvons avoir une meilleure idée de ce à quoi ressemblent les particules, qui permettra aux scientifiques de mettre en œuvre des modèles qui prédisent mieux le mouvement des nuages ​​de cendres volcaniques des futures éruptions. »

Fait partie d'un brevet provisoire déposé par UNH Innovation, qui milite pour, gère, et promeut la propriété intellectuelle de UNH, la technique a d'autres applications pratiques. Mulukutla, dont le domaine de recherche est l'hydrologie et la qualité de l'eau, dit qu'il pourrait être utile dans le développement de modèles qui simulent le transport de sédiments dans les rivières et les ruisseaux. La technique peut également être utile en médecine où, par exemple, de nouveaux tests sanguins innovants en cours de développement nécessitent d'évaluer la forme et les propriétés de gouttelettes de sang allongées qui peuvent être difficiles à capturer.