Dans un verre de liquide trouble où se dépose de l'amidon, l'œil ne voit qu'un voile gris. Les particules à l'intérieur bougent, mais ce qui se passe exactement reste un mystère. Les instruments optiques ordinaires ne peuvent pas traverser une telle suspension : la lumière est diffusée dès la couche supérieure. Cependant, dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé une méthode semblable à l'échographie, mais avec de la lumière : la tomographie par cohérence optique. Elle permet de regarder en profondeur et de voir des particules individuelles d'environ 20 micromètres, même si le liquide ressemble à du lait.
L'instrument fonctionne comme un radar : il envoie de courtes impulsions lumineuses et capte les réflexions de chaque particule. Grâce à ces réflexions, on peut déterminer précisément où se trouve la frontière entre la couche sédimentée et le liquide clair au-dessus. En suivant la descente de cette frontière au fil du temps, les scientifiques obtiennent la vitesse de sédimentation. Simultanément, la luminosité des réflexions permet de calculer combien de particules restent en suspension, c'est-à-dire la fraction volumique. Auparavant, ces mesures nécessitaient plusieurs expériences distinctes ; désormais, tout est visible en un seul processus continu.
Les tests ont été réalisés sur une suspension d'amidon de pomme de terre dans l'eau et dans des solutions plus denses. La concentration d'amidon variait de 30 à 50 pour cent en volume, et la densité du liquide allait de l'eau ordinaire à une solution saline 1,3 fois plus lourde. Il s'est avéré que si l'on divise la vitesse de sédimentation par la vitesse donnée par la loi de Stokes (qui décrit la chute d'une particule isolée dans un liquide calme), toutes les données se placent sur une seule courbe. Cette courbe coïncide avec deux modèles classiques décrivant comment les particules se gênent mutuellement lors de la sédimentation.
Cette approche pourrait être utile partout où l'on doit contrôler la sédimentation : de la fabrication de peintures et de cosmétiques au traitement des eaux usées. Dans la nature, des processus similaires se produisent lors de la formation des dépôts fluviaux et des fonds marins. Les chercheurs disposent désormais d'un outil pour les observer en temps réel, sans détruire l'échantillon.
L'amidon de pomme de terre ne se dissout pas dans l'eau froide ; il forme une suspension de grains de la taille d'un cheveu humain fin. À une concentration supérieure à 40 pour cent, ce mélange se comporte presque comme un solide si on le frappe brusquement, mais s'écoule comme un liquide lorsqu'on le remue lentement.