Ricerca italiana: Il principio di Archimede va rivisto nel mondo delle nanotecnologie

 


“Un corpo immerso in un fluido  riceve una spinta dal basso verso l’alto uguale al peso del fluido spostato”: questo dice il noto principio d Archimede, (287-212 a.C.), matematico siracusano che per primo riuscì a trovare e quantificare una relazione tra il peso del liquido spostato e la spinta che un corpo riceve dal basso verso l’alto quando viene immerso in un fluido. Ebbene, secondo una ricerca tutta italiana pubblicata su Soft Matter, ad opera  del laboratorio del Politecnico di Milano diretto da Roberto Piazza, tale principio non sarebbe valido nello spazio nanometrico. La ricerca, condotta anche con la collaborazione di Alberto Parola dell’università dell’Insubria, mette quindi in dubbio il principio, o meglio ne specifica il campo di validità, limitato al mondo reale, degli oggetti visibili per intenderci: nel caso del nanomondo tale principio non è rispettato.

Ovviamente ai tempi di Archimede il mondo delle nano scienze era inimmaginabile e per questo motivo il suo principio rimane ancrora uno dei capisaldi di tutti i libri di fisica.  Ora però, con il mondo e le tecnologie attuali, il principio viene ampliato per studiarne la versione nel mondo dell’infinitamente piccolo.

Per un corpo delle dimensioni di una cellula che si trovi immerso in un fluido insieme ad altri oggetti di dimensioni microscopiche, come biopolimeri o nano particelle, la spinta di Archimede può essere infatti sostanzialmente diversa.Immaginando  per esempio una nanoparticella d’oro immersa in un liquido particolare fatto di altre piccole particelle, riceve una spinta verso l’alto dovuta anche alle perturbazioni delle altre particelle. In uno degli esperimenti delle nanoparticelle d’oro (quasi 20 volte più dense dell’acqua) vengono disperse in una sospensione in acqua di particelle con un diametro sei volte maggiore: queste ultime spingono lentamente le particelle d’oro verso la superficie, dove formano un sottile strato. Secondo il principio di Archimede, come lo abbiamo sempre conosciuto, le particelle d’oro avrebbero dovuto progressivamente andare a fondo, contrariamente a come è accaduto negli esperimenti condotti.

Le possibili applicazioni di questa scoperta riguardano soprattutto il campo delle nanotecnologie, dove per esempio potrebbe essere sviluppato un metodo basto su questo principio per separare fluidi biologici o nanomateriali, per esempio aggiungendo al campione da esaminare additivi “densi” come un sale pesante o magari si potrebbe comprendere in maniera più precisa ed esaustiva il processo di formazione delle rocce sedimentarie. Il team di ricerca è arrivato alla clamorosa scoperta partendo dallo studio di processi di sedimentazione studiati al computer co simulazioni dove era considerata anche la spinta di Archimede.

 

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