Mysterie van kleine belletjes wordt steeds groter
Superstabiel en supermysterieus
Nanobelletjes - extreem kleine luchtbelletjes die zich aan
oppervlakten bevinden - zijn vreemd genoeg niet alleen stabiel, ze
zijn zelfs `superstabiel'. Dat is de conclusie die MESA+-onderzoekers
uit de groepen van prof. Detlef Lohse en prof. Julius Vancso deze week
trekken in hun publicatie in het blad Physical Review Letters. De
experimenten tonen vooral aan dat het mysterie van deze luchtbelletjes
nog groter is dan gedacht. In een parallelle publicatie hebben
onderzoekers uit de groepen van prof. Detlef Lohse en prof. Harold
Zandvliet het gedrag van nanobelletjes verder gekarakteriseerd. Deze
publicatie verschijnt in het blad Langmuir, ook deze week.
Een materiaal dat in water is ondergedompeld, kan aan het oppervlak
nanobelletjes hebben. Omdat deze luchtbellen afmetingen hebben die
kleiner zijn dan de golflengte van zichtbaar licht, gebruiken de
onderzoekers een Atomic Force Microscope (AFM) om ze te detecteren.
Registreert het naaldje van de AFM een relatief zacht en bolvormig
object op het verder gladde en harde oppervlak, dan is dit zo'n
nanobelletje.
Vanwege de kleine afmetingen van de nanobelletjes (typische doorsnee
100 nanometer) mag verwacht worden dat de oppervlaktespanning het gas
binnen een paar seconden uit de bel moet kunnen drukken. Wat blijkt
echter? De bellen zijn urenlang stabiel aanwezig. Zijn ze dan wellicht
`op te blazen' door de druk in het water extreem laag te maken, wilden
de onderzoekers weten. Dat kan via een schokgolf en een proces dat
cavitatie heet: de belletjes exploderen tot grotere -zichtbare -
bellen. Maar ook daarin werd promovendus Bram Borkent uit de groep
Physics of Fluids van prof. Detlef Lohse verrast: "Hier moet iets
interessants aan de hand zijn, iets wat we nog niet begrijpen." Na het
cavitatie-experiment hebben de onderzoekers het oppervlak opnieuw
afgetast met een Atomic Force Microscope en opnieuw `zat het vol met
nanobellen'. "Ze hebben de schokgolf overleefd zonder te caviteren.
Superstabiel, kun je wel zeggen."
In de Langmuir publicatie laat promovendus Shangjiong Yang zien hoe
gevoelig de nanobelletjes van de temperatuur, de gas-concentratie en
de manier van oppervlakte behandeling afhangen. "Het oppervlak lijkt
zelfs geheugen te hebben, omdat de dichtheid van de nanobelletjes
afhangt van het type alcohol waarmee je voor het experiment het
oppervlak schoonmaakt", zegt Yang.
In steeds verder voortschrijdende miniaturisering, met bijvoorbeeld
micro- en nanofluidics -manipulatie van vloeistoffen in kanalen met
micro-of nanometer afmetingen- kunnen nanobelletjes een belangrijke
praktische rol spelen, bijvoorbeeld om de wrijvingsweerstand in
nanokanaaltjes te manipuleren.
Een 3d-visualisatie van nanobelletjes, aanwezig op een silicium
oppervlak (1x1µm2) met hydrophobe coating, ondergedompeld in water. De
maximale hoogte van de belletjes is 20 nanometer.
Noot voor de pers
Het artikel `Superstability of surface nanobubbles' van Bram Borkent,
Stephan Dammer, Holger Schönherr, Julius Vancso, en Detlef Lohse
verschijnt op in Physical Review Letters. Een pdf-bestand kan op
verzoek worden toegestuurd.
Het artikel `Characterization of nanobubbles on hydrophobic surfaces
in water' van Shangjiong Yang, Stephan Dammer, Nicolas Bremond, Harold
Zandvliet, Stefan Kooij, en Detlef Lohse verschijnt in Langmuir. Een
pdf-bestand kan op verzoek worden toegestuurd.
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, (053) 4894244
Top
Laatst gewijzigd op 16-05-2007 12:27:50 door Webmaster
Universiteit Twente