C'est un fait peu connu que de minuscules particules comme les cellules sanguines dérivent latéralement lorsqu'elles passent devant une surface rugueuse, mais cette bizarrerie a beaucoup attiré l'attention des chercheurs qui résolvent des problèmes industriels.

Pourquoi? Parce que si les ingénieurs peuvent déverrouiller les règles derrière ce petit mouvement, les industries peuvent les utiliser pour isoler des échantillons biologiques, détecter et diagnostiquer des maladies ou trier des particules synthétiques.

Aujourd'hui, Danielle Chase, étudiante en cinquième année à Princeton Engineering, et Christina Kurzthaler sont co-premières auteurs d'un article dans les Proceedings of the National Academy of Sciences qui offre le premier modèle général décrivant l'interaction des surfaces à motifs et des particules de sédimentation.

Chase, conseillé par le professeur Howard Stone, a travaillé en étroite collaboration avec Kurzthaler, un ancien boursier postdoctoral du laboratoire de Stone et maintenant chef de groupe de recherche à l'Institut Max Planck pour la physique des systèmes complexes. Ensemble, ils ont défini les "règles" du système afin que les chercheurs puissent prédire comment leurs conceptions fonctionneront au lieu d'utiliser des essais et des erreurs.

"C'était satisfaisant de comprendre enfin le mécanisme à l'origine des trajectoires hélicoïdales et de la dérive globale et d'avoir un modèle hydrodynamique qui décrivait nos observations expérimentales afin que nous puissions prédire ce qui se passerait si, par exemple, quelqu'un tentait de séparer deux objets de tailles différentes." dit Chase.

Au-delà de la réalisation elle-même, Chase a déclaré qu'elle appréciait le sens de la découverte et de la collaboration ouvertes. Chase a conçu et construit les expériences physiques tandis que Kurzthaler a développé le modèle théorique décrivant le comportement.

Chase a déclaré que Stone, le professeur Donald R. Dixon '69 et Elizabeth W. Dixon de génie mécanique et aérospatial, n'a jamais dicté la direction exacte de la recherche, mais a été très favorable à tous les aspects du projet.

Au lieu de cela, les questions que Chase et Kurzthaler ont poursuivies ont émergé de leur curiosité commune sur ce qu'ils observaient, y compris le mouvement hélicoïdal surprenant des particules. "Nos observations ont conduit à plus de questions", a déclaré Chase. "Cela nous a aidés à trouver des aspects plus intéressants du système, comme l'impact de la forme des motifs sur le mouvement des particules."

Alors que les chercheurs précédents utilisaient des configurations expérimentales pour observer les particules circulant à travers des canaux minces, Chase et Kurzthaler se sont débarrassés des parois à l'exception d'une surface à motifs. Cela leur a permis de limiter les variables et de se concentrer uniquement sur la particule et la surface.

"Je pense que ce que nous avons appris à la fin a vraiment bénéficié du fait que nous avions tous les deux des approches différentes du problème", a déclaré Chase. "Avoir une théorie aide à concevoir de bonnes expériences et avoir des mesures aide à confirmer la théorie."

Maintenant sur le point de terminer son doctorat, Chase est ravie de poursuivre ses recherches en dynamique des fluides. "Plus vous en apprenez, plus vous trouvez de questions", a-t-elle fait remarquer. + Explorer plus loin

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