Un team internazionale di ricercatori, guidato dalla Monash University, ha svelato per la prima volta il mistero dietro la formazione degli “anelli di caffè” esaminando l’angolo di contatto delle gocce su una superficie e il modo in cui si asciugano. Il direttore del BioPRIA (Australia’s Bioresource Processing Research Institute), presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica della Monash University, Gil Garnier, ha guidato un team internazionale per esplorare il modo in cui questi cerchi si formano a seguito dell’evaporazione delle goccioline, un fenomeno che confonde i fisici da anni.
Dalla collaborazione della Monash University e della Cambridge University è nato anche lo sviluppo di un modello matematico in grado di prevedere quando un anello di caffè può essere osservato in sistemi di particelle sferiche rigide.
Ecco cosa si è scoperto
La formazione di pattern è un fenomeno comune nell’essiccazione di liquidi colloidali, come latte, caffè, inchiostro, aerosol e sangue. La più comune nelle goccioline è una distribuzione ad anello, in cui le particelle liquide vengono trasferite sul bordo, noto come “anello del caffè”, durante l’essiccazione.
Gli scienziati hanno concluso che gli angoli di contatto in cui viene posizionata una goccia su una superficie bagnata determinano la prevalenza degli angoli del caffè. Quando la goccia è posizionata con un angolo di contatto elevato, gli anelli di caffè non compaiono. “Il nostro studio ha identificato l’angolo di contatto formato dalla sospensione di goccioline sulla superficie e il suo contenuto di solidi come le due importanti variabili di governo per la formazione dell’anello del caffè“, ha spiegato Garnier.
Quando una goccia viene posta su una superficie, raggiunge rapidamente una posizione di equilibrio apparente che può, per piccole gocce, essere definita solo dall’angolo e dal raggio di contatto. La velocità di evaporazione e la variazione di fluidità della massa sulla superficie della gocciolina dipendono da molti fattori, tra cui la tensione di vapore del fluido, la geometria della superficie della gocciolina, nonché la velocità e la pressione parziale della atmosfera circostante.
“Utilizzando questa scoperta, siamo stati in grado di calcolare un modello per prevedere la formazione di anelli di caffè da angoli di contatto, utilizzando diverse gocce di liquido. Questa tecnica di modellazione è un nuovo potente strumento per ottimizzare la produzione e le tecniche diagnostiche“, ha spiegato.
Questo studio, pubblicato a giugno sulla rivista scientifica Journal of Colloid and Interface Science, potrebbe aprire le porte nel campo della diagnosi del sangue, in particolare nella scoperta di trattamenti per l’anemia e altre malattie del sangue.
