Les aérosols sont de minuscules particules qui peuvent avoir un impression significatif sur le climat de la Terre et la santé humaine.
Par exemple, ces microgouttelettes peuvent refléter la lumière solaire entrante vers l’espace, aidant à refroidir une planète qui se réchauffe. Ou ils peuvent être utilisés pour administrer des médicaments aux poumons, notamment pour traiter les affections respiratoires.
Ainsi, la capacité de contrôler furthermore précisément la façon dont les aérosols se déplacent est d’une significance cruciale pour les sciences pharmaceutiques et la recherche sur le climat. La science des aérosols est également un component clé de nombreuses industries, de l’automobile à la transformation des aliments.
Maintenant, les scientifiques ont publié une étude décrivant un dispositif révolutionnaire – un nouveau pulvérisateur d’aérosol à jet fouettant – qui est relativement peu coûteux à construire et à exploiter.
“Nous avons créé un jet de fouet special, à régime long lasting, à gaz qui n’utilise pas d’électricité”, déclare l’auteur principal Sankar Raju Narayanasamy, PhD, chercheur au Lawrence Livermore National Laboratory et chercheur affilié au Berkeley Lab et au SLAC. Laboratoire countrywide des accélérateurs.
“Ce développement est un exploit essential qui peut avoir un substantial éventail d’applications”, déclare Narayanasamy, qui a mené la recherche en tant que chercheur BioXFEL, un consortium de recherche financé par la National Science Basis des États-Unis et dirigé par l’Université de Buffalo, Hauptman-Woodward Clinical Investigation Institute ( HWI) et les institutions partenaires.
Martin Trebbin, PhD, professeur adjoint de chimie SUNY Empire Innovation à l’Université de Buffalo University of Arts and Sciences, est co-auteur correspondant de l’étude.
Il dit que “les aérosols monodispersés fins avec des tailles contrôlées sont utiles dans l’instrumentation de l’environnement d’échantillon, comme dans la spectrométrie de masse, les lasers à rayons X à électrons libres (XFEL) et la microscopie cryoélectronique, qui sont utilisés pour étudier les bio-macromolécules pour la construction l’analyse et la découverte de médicaments.”
Trebbin, qui dit que la recherche est une “réalisation importante en dynamique des fluides et en microfluidique”, est un membre principal du corps professoral de l’UB RENEW Institute, et il occupe un poste au BioXFEL Science and Know-how Heart.
L’étude marque une avancée de troisième génération dans la technologie des jets de liquide. Les premiers jets de liquide cylindriques sont apparus en 1998, suivis des jets de feuille de liquide plats en 2018.
Le nouveau jet à fouetter est le premier du genre car or truck il produit des gouttelettes homogènes dans un profil bidimensionnel, déclare l’auteur co-correspondant Hoi-Ying N. Holman, PhD, directeur du programme d’imagerie de biologie structurale infrarouge Synchrotron de Berkeley au Lawrence Berkeley Countrywide Laboratory.
Au cours des 20 dernières années, les scientifiques ont essayé de nombreux moyens, tels que l’actionnement piézoélectrique ou le chauffage nearby, pour contrôler avec précision le mouvement des aérosols. L’utilisation de ces methods est toutefois limitée auto elles ont tendance à modifier les spécimens que les scientifiques utilisent pour étudier les aérosols. Cela est particulièrement vrai avec les échantillons biologiques.
Dans l’étude, les chercheurs discutent du rôle vital que la dynamique analytique des fluides – une branche de la mécanique des fluides qui utilise l’analyse numérique et les buildings de données pour analyser et résoudre des problèmes impliquant des écoulements de fluides – a joué dans leur travail.
Cela comprend l’explication du “diamètre du jet, du régime de fouettage et de l’angle d’étalement” des appareils, explique Ramakrishna Vasireddi, PhD, co-leading auteur et chercheur à SOLEIL, le synchrotron français à Paris.
Il ajoute : “Le phénomène est en outre caractérisé expérimentalement en mesurant l’angle par rapport au débit, les distances entre les gouttelettes, les formes des gouttelettes et la reproductibilité de ces paramètres.”
Dans l’étude, l’équipe explique également comment construire de tels appareils, qui sont relativement peu coûteux.
Ce travail a été soutenu par le cluster d’excellence “The Hamburg Heart for Ultrafast Imaging — Structure, Dynamics and Manage of Issue at the Atomic Scale” de la Deutsche (DFG). Les travaux ont été menés dans le cadre du programme d’imagerie Berkeley Synchrotron Infrared Structural Biology (BSISB), soutenu par le département américain de l’énergie. Il a été réalisé sous les auspices du Département américain de l’énergie par le Lawrence Livermore Nationwide Laboratory.