Om du har skakat en snöglob, du har njutit av att se dess små partiklar sakta sjunka till botten. Men driver alla små föremål samma väg och i samma takt?

En ny studie från Tel Aviv University visar att sedimenteringen av asymmetriska föremål i vätska skiljer sig mycket från den för symmetriska föremål som sfärer. Forskningen löser ett mångårigt pussel om orsaken till och omfattningen av "stormighet" i sedimentation, och kan vara användbar för att förbättra vattenrening och industriella processer som är beroende av suspensioner, som är vätskor som innehåller små fasta partiklar. Forskningen kan också ha användning för studier av geologiska fyndigheter, eftersom variationer i koncentrationen av partiklar från plats till plats påverkar sedimentationens fortskridande.

Forskningen leddes av Prof. Haim Diamant från TAU:s School of Chemistry i samarbete med Prof. Thomas Witten från University of Chicago, och genomförs av TAU-doktoranden Tomer Goldfriend. Den sponsrades av US-Israel Binational Science Foundation (BSF) och publicerades i Fysiska granskningsbrev .

Lugnet och stormen

"Vår forskning klargör en vanlig, komplexa fenomen och erbjuder sätt att kontrollera det, " Prof. Diamant sa. "Vi har visat att "storminess" av sedimentation är specifik för symmetriska föremål som sfärer och ellipsoider. Det försvinner i det mer allmänna fallet med asymmetriska föremål, som kan ha godtyckliga former. Asymmetriska föremål gör sedimenteringsprocessen mer enhetlig och mindre kaotisk."

Vissa kemiska reaktorer och vattenreningsanläggningar är beroende av processer som är nära relaterade till sedimentering, Prof. Diamant förklarade. "Dessa kallas "fluidiserade sängar, ' där sedimenterande partiklar får sväva i vätskan genom ett motsatt uppåtgående vätskeflöde, vilket underlättar deras kemiska aktivitet. Fluidiserade bäddar används vid tillverkning av polymerer som gummi och polyeten. De används också för att förbättra effektiviteten i vatten- och avfallsbehandlingsanläggningar. Vårt arbete kan leda till förbättringar av sådana processer genom att kontrollera enhetligheten hos partiklar som fördelas i vätskan."

Teamet studerar för närvarande de organisatoriska egenskaperna hos andra typer av material. "Vi avser nu att leta efter andra fysiska scenarier än sedimentering som kan visa en liknande typ av "självtämning" - det vill säga, en tendens hos materialets beståndsdelar att självorganisera sig till extremt enhetliga konfigurationer, " Prof. Diamant sa. "Den grundläggande frågan är om beteendet som vi har hittat är unikt för sedimenteringsprocessen eller kan hittas i en mycket bredare klass av material. Vi tror - vi hoppas - att det senare är sant."