Ny forskning från University of New Hampshire har lett till utvecklingen av en ny teknik för att bestämma ytan och volymen av små partiklar, storleken på ett sandkorn eller mindre. På grund av deras lilla storlek, oregelbunden form och begränsad betraktningsvinkel, vanligt använda mikroskopiska avbildningstekniker kan inte alltid fånga hela objektets form och lämnar ofta värdefull information som kan vara viktig inom många vetenskapsområden, teknik och medicin.

Studien, som nyligen publicerades i tidningen Mätvetenskap och teknik , beskriver en uppfinningsrik teknik för att matematiskt uppskatta omfattningen av ett objekt som fångas i 3D-modeller, och använd informationen för att mer exakt mäta hela objektet.

"Mikroskala 3D-modeller är ett viktigt verktyg för många vetenskapsområden, men för de flesta objekt i mikro- eller nanoskala kan endast en del av objektet ses i synfältet, "säger Gopala Mulukutla, en forskare vid Institute for the Study of Earth, Oceans and Space vid UNH och studiens huvudförfattare. "På grund av den oregelbundna formen på objekt som studeras, att veta omfattningen av partikeln som avbildas gör att vi rimligen kan beräkna det som inte sågs i modellen, vilket möjliggör en mer exakt bedömning av egenskaper som yta, och volymen för hela partikeln. "

Forskningen inspirerades av en NSF-finansierad studie för att förstå egenskaperna hos vulkanisk aska som samlades in vid vulkanen Mount Saint Helens i Washington 1980. Ask från dödliga utbrott, som den här, kan sprida sig vida och orsaka en mängd frågor relaterade till hälsa, lufttransport, och till och med grödfel. Till exempel, utbrottet av Mount Tambora i Indonesien 1816, resulterade i det som kallas "The Year Without a Summer" över hela världen, orsakar ovanligt kalla temperaturer och förödande skada.

"Små vulkaniska askpartiklar kommer in i atmosfären och kan transporteras långa sträckor som orsakar alla slags problem, från att bli en flygfara till att påverka andningshälsan för både människor och djur, "förklarar Mulukutla." Genom att använda detta matematiska tillvägagångssätt, vi kan få en bättre uppfattning om hur partiklarna ser ut, vilket gör det möjligt för forskare att implementera modeller som bättre förutspår rörelse av vulkaniska askmoln av framtida utbrott. "

En del av ett provisoriskt patent inlämnat av UNH Innovation, som förespråkar, har hand om, och främjar UNH:s immateriella rättigheter, tekniken har andra praktiska tillämpningar. Mulukutla, vars forskningsområde är inom hydrologi och vattenkvalitet, säger att det kan vara användbart för att utveckla modeller som simulerar sedimenttransport i floder och vattendrag. Tekniken kan också vara till hjälp inom medicin där, till exempel, nya och innovativa blodprov som utvecklas kräver bedömning av form och egenskaper hos långsträckta bloddroppar som kan vara utmanande att fånga.