Alcune delle videocamere più veloci mai sviluppate sono state utilizzate dai ricercatori KAUST per chiarire in che modo i cambiamenti su scala molecolare delle superfici dell'acqua possono influire sulle prestazioni delle purificazioni su scala industriale.

Un fattore che influenza la stabilità delle emulsioni è la velocità con cui piccole bolle o goccioline si uniscono in goccioline più grandi. Ivan Vakarelski, uno scienziato ricercatore nel laboratorio di Sigurdur Thoroddsen, osserva che questo tipo di coalescenza è guidato da variabili che vanno dalla dimensione delle bolle, velocità di collisione, e la "libertà" delle molecole situate sulle superfici liquide.

"Quando i liquidi entrano in contatto con un solido, tendono ad attaccarsi a causa di forti forze molecolari. In contrasto, un liquido pulito esposto all'aria può muoversi con relativa facilità:lo chiamiamo interfaccia mobile, " spiega Vakarelski. "È una proprietà fondamentale che determina il comportamento di molte schiume ed emulsioni".

Recentemente, Thoroddsen e il suo team hanno utilizzato la loro esperienza nell'imaging ad alta velocità per osservare le collisioni tra le bolle d'aria formate in un perfluorocarbonio, un liquido con viscosità simile all'acqua che può essere raffinato allo stato ultrapuro. Con loro sorpresa, queste bolle non si sono fuse rapidamente come previsto. Anziché, l'elevata mobilità dell'interfaccia aria-perfluorocarbonio ha fatto sì che le bolle rimbalzassero ripetutamente l'una sull'altra prima di fondersi.

Nel loro ultimo lavoro, i ricercatori KAUST hanno ampliato le loro ricerche al liquido più importante del mondo:l'acqua. Un'interfaccia aria-acqua pulita dovrebbe essere mobile, però, numerosi studi suggeriscono che hanno una bassa libertà molecolare perché sono altamente suscettibili alla contaminazione.

Per risolvere questo dilemma, Vakarelski ha aiutato a progettare un esperimento che utilizzava film sottili di acidi grassi per immobilizzare completamente una superficie d'acqua libera. Quindi, hanno rilasciato bolle d'aria di dimensioni millimetriche che galleggiavano sull'interfaccia e si schiantavano contro di essa. Quando le immagini delle bolle di rimbalzo sono state confrontate con quelle scattate su superfici di acqua purificata, il team ha visto che il film di acidi grassi riduceva drasticamente il grado di rimbalzo.

"Una credenza comune è che una volta che l'acqua è esposta all'atmosfera in un laboratorio, è impossibile tenerlo abbastanza pulito da essere mobile, " dice Vakarelski. "Tuttavia, il nostro studio mostra che questo non è corretto:un dispositivo di purificazione standard produce un'interfaccia che fa rimbalzare le bolle abbastanza forte".

Prove di successo di questo approccio con altri liquidi, come l'etanolo, indicano che l'analisi delle bolle potrebbe aiutare a risolvere i problemi nelle applicazioni di lavorazione degli alimenti e nella produzione di sostanze chimiche.