Forskere opdager, at den konstante krumningsvinkel er årsagen til, at nanobobler er stabile

Hvis et vandafvisende substrat nedsænkes i vand indeholdende opløst gas, der kan dannes små bobler på den nedsænkede krop. Disse såkaldte overfladenanobobler dukker op, fordi den omgivende væske ønsker at miste sin gas, lignende som bobler dukker op i et glas sodavand. I tilfældet med nanoboblerne, imidlertid, boblerne er kun ti til tyve nanometer høje, og derfor er (Laplace) trykket i boblen meget højt.

Ifølge alle de nuværende teorier, boblerne skulle forsvinde af sig selv på mindre end et millisekund, da gassen i boblerne gerne vil opløses i vandet igen. Ifølge Lohse, denne idé minder meget om en ballon, som - selvom den er ordentligt bundet - altid tømmes for luft over tid. Grunden til dette er, at der konstant siver en lille smule luft gennem ballonens gummi på grund af diffusion og det høje tryk i ballonen.

I praksis, imidlertid, nanoboblerne kan overleve i uger, som allerede blev observeret for mere end tyve år siden. Alligevel, Det lykkedes ikke forskerne at finde en afgørende forklaring på denne lange levetid. Med publiceringen af ​​en artikel i det videnskabelige tidsskrift Fysisk gennemgang E (Hurtig kommunikation), prof. dr. ir. Detlef Lohse og prof. dr. Xuehua Zhang (som udover UT også er tilknyttet RMIT University i Melbourne) giver endelig en forklaring på fænomenet. Og det gør de med en komplet analytisk metode med relativt simple matematiske formler.

Grunden til, at boblerne overlever i så lang tid, ligger i fastgørelsen af ​​den trefasede kontaktledning. Takket være pinningen, boblesvind indebærer en forøgelse af krumningsradius og dermed et mindre Laplace-tryk. For stabile bobler stammer udstrømningen fra Laplace-trykket og indstrømningen på grund af overmætningsbalancen. Resultatet er en stabil ligevægt.

Forskningen giver ikke kun svar på et grundlæggende fysisk og kemisk spørgsmål, men har også alle mulige praktiske anvendelser. Viden kan bl. for eksempel, bruges til at gøre katalytiske reaktioner mere effektive og til flotationsprocesser, en renseteknik, der bruges meget ved udvinding af mineraler.

Inden for hans Physics of Fluids (POF) afdeling ved University of Twente, Lohse har allerede arbejdet med dette emne i mere end ti år. I denne forskning, han arbejder tæt sammen med prof. dr. ir. Harold Zandvliet fra afdelingen Physics of Interfaces and Nanomaterials (PIN). Forskningen er en del af MCEC Gravity Programme, inden for hvilket universitetet i Utrecht, Eindhoven University of Technology og University of Twente arbejder sammen om udviklingen af ​​effektive katalytiske processer for forskellige energi- og materialeressourcer, såsom fossile brændstoffer, biomasse og solenergi. NWO finansierer dette program med 31,9 millioner euro.