Deux chercheurs du NJIT ont démontré qu'en utilisant une approche basée sur le continuum, ils peuvent expliquer la dynamique des particules de métal liquide sur un substrat à l'échelle nanométrique. "Simulation numérique de nanoparticules métalliques en fusion éjectées liquéfiées par irradiation laser :Jeu de géométrie et démouillage, " apparaît dans Lettres d'examen physique (16 juillet, 2013).

L'évolution des gouttes fluides déposées sur des substrats solides a fait l'objet d'importants efforts de recherche depuis des décennies, a déclaré le co-auteur Shahriar Afkhami, professeur adjoint au département des sciences mathématiques du NJIT. Cet effort est devenu particulièrement important à l'échelle nanométrique, en raison de la pertinence des nanostructures dans des domaines variés, allant du séquençage de l'ADN à la plasmonique et au nanomagnétisme. Et la recherche s'applique également aux écrans à cristaux liquides et aux conceptions de panneaux solaires."

Dans ce travail, Afkhami avec le professeur NJIT Lou Kondic, également au Département des sciences mathématiques, ont étudié les nanostructures métalliques liquides placées sur des substrats solides. L'étude est directement pertinente pour l'auto-assemblage et l'assemblage dirigé de nanoparticules métalliques sur des surfaces. Par exemple, la taille et la distribution des particules métalliques affectent fortement le rendement des dispositifs à cellules solaires, a dit Afkhami.

Dans ce travail, cependant, les chercheurs démontrent que l'utilisation d'une approche basée sur le continuum est appropriée à l'échelle nanométrique, où les hypothèses de base de la mécanique des fluides continus sont poussées à leurs limites. La recherche de la paire est la première tentative d'utiliser des simulations de pointe basées sur la mécanique des fluides du continu pour expliquer la dynamique des particules de métal liquide sur un substrat à l'échelle nanométrique.

"Nous avons démontré que les simulations de continuum fournissent un bon accord qualitatif avec les simulations atomistiques sur les échelles de longueur dans la plage de 1 à 10 nm et avec les échelles de longueur des expériences physiques mesurées dans la plage de 100 nanomètres, " a ajouté Kondic.

Kondic est impliqué dans la modélisation mathématique et la simulation de matériaux granulaires, ainsi que dans le développement de méthodes numériques pour des équations aux dérivées partielles hautement non linéaires liées aux écoulements de films liquides minces. En 2005, Kondic a reçu une subvention de la Fondation Fulbright et s'est rendu en Argentine pour étudier la dynamique des films liquides non newtoniens impliquant des lignes de contact. Il dirige actuellement quatre projets financés par le gouvernement fédéral totalisant plus de 800 $, 000.

Afkhami utilise la modélisation informatique et mathématique pour aider les chercheurs à mieux comprendre une gamme de phénomènes d'ingénierie réels. Son travail comprend l'examen de systèmes biomédicaux, polymères et plastiques, microfluidique et nanomatériaux. Ses recherches recherchent l'existence de solutions et de problèmes impliquant des écoulements de fluides allant de la stabilité au comportement asymptotique.

Le projet de recherche actuel d'Afkhami est de découvrir numériquement une meilleure façon de comprendre la dynamique des mélanges de fluides. L'effort sera lié à son nouveau NSF de 252 $ sur trois ans, 000 subventions (2013-16) pour développer un cadre informatique de pointe pour les liquides polymères. Les fruits de ce travail finiront par avoir un large effet dans des applications complexes, tels que la façon dont le sang et d'autres fluides corporels s'écoulent dans les dispositifs microfluidiques, ainsi que la recherche de meilleurs moyens d'améliorer l'écoulement des émulsions lors du mélange ou du traitement des polymères.