Als je een sneeuwbol hebt geschud, je hebt genoten van het kijken naar de kleine deeltjes die langzaam naar de bodem zinken. Maar drijven alle kleine objecten op dezelfde manier en in hetzelfde tempo?

Uit een nieuwe studie van de Universiteit van Tel Aviv blijkt dat de sedimentatie van asymmetrische objecten in vloeistof heel anders is dan die van symmetrische objecten zoals bollen. Het onderzoek lost een al lang bestaande puzzel op over de oorzaak en de mate van "stormachtigheid" in sedimentatie, en kan nuttig zijn bij het verbeteren van waterbehandeling en industriële processen die afhankelijk zijn van suspensies, dat zijn vloeistoffen die kleine vaste deeltjes bevatten. Het onderzoek kan ook nuttig zijn bij de studie van geologische afzettingen, omdat variaties in de concentratie van deeltjes van plaats tot plaats het verloop van sedimentatie beïnvloeden.

Het onderzoek werd geleid door Prof. Haim Diamant van TAU's School of Chemistry in samenwerking met Prof. Thomas Witten van de Universiteit van Chicago, en uitgevoerd door TAU-promovendus Tomer Goldfriend. Het werd gesponsord door de US-Israel Binational Science Foundation (BSF) en gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

De stilte en de storm

"Ons onderzoek verduidelijkt een gemeenschappelijke, complex fenomeen en biedt manieren om het te beheersen, " Prof. Diamant zei. "We hebben aangetoond dat de 'storminess' van sedimentatie specifiek is voor symmetrische objecten zoals bollen en ellipsoïden. Het verdwijnt in het meer algemene geval van asymmetrische objecten, die willekeurige vormen kunnen hebben. Asymmetrische objecten maken het sedimentatieproces uniformer en minder chaotisch."

Bepaalde chemische reactoren en waterzuiveringsinstallaties zijn afhankelijk van processen die nauw verband houden met sedimentatie, Prof. Diamant legde uit. "Dit worden 'wervelbedden' genoemd, ' waar bezinkende deeltjes in de vloeistof worden laten zweven door een tegengestelde opwaartse stroom vloeistof, wat hun chemische activiteit vergemakkelijkt. Wervelbedden worden gebruikt bij de productie van polymeren zoals rubber en polyethyleen. Ze worden ook gebruikt om de efficiëntie van water- en afvalverwerkingsinstallaties te verbeteren. Ons werk zou kunnen leiden tot verbeteringen van dergelijke processen door de uniformiteit van deeltjes die in de vloeistof worden verdeeld te beheersen."

Het team bestudeert momenteel de organisatorische eigenschappen van andere soorten materialen. "We zijn nu van plan op zoek te gaan naar andere fysieke scenario's dan sedimentatie die een soortgelijk soort 'zelftemming' kunnen vertonen - dat wil zeggen, een neiging van de bestanddelen van het materiaal om zichzelf te organiseren in extreem uniforme configuraties, " Prof. Diamant zei. "De fundamentele vraag is of het gedrag dat we hebben gevonden is uniek voor het proces van sedimentatie of kan worden gevonden in een veel bredere klasse van materialen. We denken - we hopen - dat het laatste waar is."