Nieuw onderzoek van de Universiteit van New Hampshire heeft geleid tot de ontwikkeling van een nieuwe techniek om het oppervlak en het volume van kleine deeltjes te bepalen, de grootte van een zandkorrel of kleiner. Door hun kleine formaat, onregelmatige vorm en beperkte kijkhoek, veelgebruikte microscopische beeldvormingstechnieken kunnen niet altijd de vorm van het hele object vastleggen, waarbij vaak waardevolle informatie wordt weggelaten die van belang kan zijn op tal van wetenschapsgebieden, techniek en geneeskunde.

De studie, die onlangs in het tijdschrift werd gepubliceerd Meetwetenschap en -technologie , beschrijft een inventieve techniek om wiskundig de omvang van een object te schatten dat is vastgelegd in 3D-modellen, en gebruik de informatie om het hele object nauwkeuriger te meten.

"Microschaal 3D-modellen zijn een belangrijk hulpmiddel voor veel wetenschapsgebieden, maar voor de meeste objecten op micro- of nanoschaal kan slechts een deel van het object in het gezichtsveld worden gezien, " zegt Gopala Mulukutla, een onderzoekswetenschapper in het Instituut voor de Studie van de Aarde, Oceans and Space bij UNH en de hoofdauteur van de studie. "Vanwege de onregelmatige vorm van objecten die worden bestudeerd, als we weten hoe groot het deeltje is dat wordt afgebeeld, kunnen we redelijkerwijs berekenen wat niet in het model werd gezien, waardoor een nauwkeurigere beoordeling van eigenschappen zoals oppervlakte, en het volume van het hele deeltje."

Het onderzoek is geïnspireerd op een door de NSF gefinancierd onderzoek om inzicht te krijgen in de eigenschappen van vulkanische as die is verzameld bij de uitbarsting van de vulkaan Mount Saint Helens in 1980 in de staat Washington. As van dodelijke uitbarstingen, zoals deze, kan zich wijd en zijd verspreiden en tal van gezondheidsproblemen veroorzaken, luchttransport, en zelfs misoogsten. Bijvoorbeeld, de uitbarsting van de berg Tambora in Indonesië in 1816, resulteerde in wat over de hele wereld wordt aangeduid als "Het jaar zonder zomer", veroorzaakt ongewoon koude temperaturen en verwoestende gewasschade.

"Kleine vulkanische asdeeltjes komen de atmosfeer binnen en kunnen over lange afstanden worden getransporteerd, wat allerlei problemen veroorzaakt, van een gevaar voor de luchtvaart worden tot het aantasten van de gezondheid van de luchtwegen voor zowel mens als dier, " legt Mulukutla uit. "Door deze wiskundige benadering te gebruiken, we een beter idee kunnen krijgen van hoe de deeltjes eruit zien, waarmee wetenschappers modellen kunnen implementeren die de beweging van vulkanische aswolken van toekomstige uitbarstingen beter voorspellen."

Onderdeel van een voorlopig octrooi ingediend door UNH Innovation, die pleit voor, beheert, en bevordert het intellectuele eigendom van UNH, de techniek heeft andere praktische toepassingen. Mulukutla, wiens onderzoeksgebied hydrologie en waterkwaliteit is, zegt dat het nuttig kan zijn bij het ontwikkelen van modellen die sedimenttransport in rivieren en beken simuleren. De techniek kan ook nuttig zijn in de geneeskunde waar, bijvoorbeeld, nieuwe en innovatieve bloedtesten die worden ontwikkeld, vereisen de beoordeling van de vorm en eigenschappen van langwerpige bloeddruppels die moeilijk te vangen kunnen zijn.