Se un substrato idrorepellente è immerso in acqua contenente gas disciolto, piccole bolle possono formarsi sul corpo immerso. Queste cosiddette nanobolle di superficie emergono perché il liquido circostante vuole perdere il suo gas, simile a come le bolle emergono in un bicchiere di soda. Nel caso delle nanobolle, però, le bolle sono alte solo dai dieci ai venti nanometri, e quindi la pressione (di Laplace) nella bolla è molto alta.
Secondo tutte le teorie correnti, le bolle dovrebbero scomparire da sole in meno di un millisecondo, poiché il gas nelle bolle vuole dissolversi nuovamente nell'acqua. Secondo Lohse, questa idea è abbastanza simile a un palloncino, che - anche se ben allacciato - si sgonfia sempre nel tempo. La ragione di ciò è che un po' d'aria fuoriesce costantemente attraverso la gomma del palloncino a causa della diffusione e dell'alta pressione nel palloncino.
In pratica, però, le nanobolle possono sopravvivere per settimane, come già osservato più di vent'anni fa. Tuttavia, gli scienziati non sono riusciti a trovare una spiegazione conclusiva per questa lunga vita. Con la pubblicazione di un articolo sulla rivista scientifica Revisione fisica E (Comunicazione rapida), prof. dott. io. Detlef Lohse e il prof. dott. Xuehua Zhang (che oltre all'UT è anche affiliato alla RMIT University di Melbourne) fornisce finalmente una spiegazione al fenomeno. E lo fanno con un metodo analitico completo con formule matematiche relativamente semplici.
Il motivo per cui le bolle sopravvivono per un periodo di tempo così lungo risiede nel fissaggio della linea di contatto trifase. Grazie al pinning, il ritiro delle bolle implica un aumento del raggio di curvatura e quindi una minore pressione di Laplace. Per bolle stabili l'uscita originata dalla pressione di Laplace e l'afflusso dovuto alla sovrasaturazione bilanciano. Il risultato è un equilibrio stabile.
La ricerca non fornisce solo una risposta a una domanda fisica e chimica fondamentale, ma ha anche tutti i tipi di applicazioni pratiche. La conoscenza può, Per esempio, essere utilizzato per rendere più efficienti le reazioni catalitiche e per i processi di flottazione, una tecnica di purificazione molto utilizzata nell'estrazione dei minerali.
All'interno del suo Dipartimento di Fisica dei Fluidi (POF) presso l'Università di Twente, Lohse lavora già su questo argomento da più di dieci anni. In questa ricerca, lavora a stretto contatto con il prof. dott. io. Harold Zandvliet del dipartimento di fisica delle interfacce e dei nanomateriali (PIN). La ricerca fa parte del MCEC Gravity Program, all'interno della quale l'Università di Utrecht, l'Università di Tecnologia di Eindhoven e l'Università di Twente lavorano insieme allo sviluppo di processi catalitici efficienti per diverse risorse energetiche e materiali, come i combustibili fossili, biomasse ed energia solare. NWO sta finanziando questo programma con 31,9 milioni di euro.
