Una nuova ricerca sulla fisica delle nanobolle vibranti rivela che esse non si riscaldano tanto quanto si pensava in precedenza. L'opera appare in Nano Letters .
Le nanobolle vibranti hanno usi sorprendenti come agenti di contrasto ecografici nella diagnosi del cancro. Possono anche essere costretti a collassare, distruggendo i contaminanti microscopici vicini, per il trattamento delle acque reflue e la pulizia superficiale di delicati dispositivi microfluidici. La rigidità di una nanobolla mentre vibra è fortemente correlata alla sua temperatura interna e la capacità di comprendere questa relazione porta a previsioni migliori delle dimensioni delle nanobolle negli esperimenti e della loro progettazione in queste applicazioni.
Utilizzando ARCHER2, il supercomputer leader a livello nazionale del Regno Unito ospitato presso l'Università di Edimburgo, la ricerca ha scoperto due distinti effetti su scala nanometrica che influenzano le bolle con diametro inferiore a un millesimo di millimetro.
L'elevata densità del gas all'interno delle bolle fa sì che le molecole rimbalzino tra loro più frequentemente, con conseguente aumento della rigidità delle bolle, anche a temperature costanti. Un altro effetto derivante dalle dimensioni su scala nanometrica della bolla è stata la comparsa di uno strato isolante attorno alla bolla, che ha ridotto la capacità della bolla di dissipare il calore interno, modificando il modo in cui vibrava.
Lo studio ha rivelato le reali distribuzioni di pressione e temperatura all'interno delle nanobolle, utilizzando simulazioni di dinamica molecolare altamente dettagliate, e ha trovato un modello migliore per descriverne la dinamica.
Il responsabile dello studio, il dottor Duncan Dockar, ricercatore RAEng, Scuola di Ingegneria, Università di Edimburgo, ha dichiarato:"I risultati di questi risultati ci consentiranno di impiegare nanobolle per una migliore efficienza nei processi di trattamento dell'acqua e una pulizia precisa dei dispositivi microelettronici. Questo Il nostro lavoro evidenzia anche il ruolo delle bolle nelle future nanotecnologie, che hanno suscitato molto interesse negli ultimi anni. La nostra prossima ricerca si concentrerà sugli insoliti effetti su scala nanometrica che influenzano queste bolle, che non sono comuni nell'ingegneria quotidiana."
Ulteriori informazioni: Duncan Dockar et al, Oscillazioni termiche di nanobolle, Nano lettere (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c03052
Informazioni sul giornale: Nanolettere
Fornito dall'Università di Edimburgo
