Om ett vattenavvisande substrat nedsänks i vatten som innehåller löst gas, små bubblor kan bildas på den nedsänkta kroppen. Dessa så kallade ytnanobubblor uppstår eftersom den omgivande vätskan vill förlora sin gas, liknande som bubblor dyker upp i ett glas läsk. När det gäller nanobubblor, dock, bubblorna är bara tio till tjugo nanometer höga, och därför är (Laplace) trycket i bubblan mycket högt.
Enligt alla nuvarande teorier, bubblorna borde försvinna av sig själva på mindre än en millisekund, eftersom gasen i bubblorna vill lösas upp i vattnet igen. Enligt Lohse, denna idé är ganska lik en ballong, som - även om den är ordentligt knuten - alltid töms över tiden. Anledningen till detta är att det hela tiden läcker lite luft genom ballongens gummi på grund av diffusion och det höga trycket i ballongen.
I praktiken, dock, nanobubblorna kan överleva i veckor, som redan observerades för mer än tjugo år sedan. Ändå, forskare misslyckades med att hitta en avgörande förklaring till denna långa livstid. Med publiceringen av en artikel i den vetenskapliga tidskriften Fysisk granskning E (Snabb kommunikation), prof. dr. ir. Detlef Lohse och prof. dr. Xuehua Zhang (som förutom UT också är knuten till RMIT University i Melbourne) ger äntligen en förklaring till fenomenet. Och det gör de med en komplett analysmetod med relativt enkla matematiska formler.
Anledningen till att bubblorna överlever under så lång tid ligger i stiftningen av trefaskontaktledningen. Tack vare pinningen, bubbelkrympning innebär en ökning av krökningsradien och därmed ett mindre Laplace-tryck. För stabila bubblor kommer utflödet från Laplace-trycket och inflödet på grund av övermättnadsbalansen. Resultatet är en stabil jämvikt.
Forskningen ger inte bara svar på en grundläggande fysikalisk och kemisk fråga, men har också alla möjliga praktiska tillämpningar. Kunskapen kan, till exempel, användas för att göra katalytiska reaktioner mer effektiva och för flotationsprocesser, en reningsteknik som används mycket vid utvinning av mineraler.
Inom hans Physics of Fluids (POF) Department vid University of Twente, Lohse har redan arbetat med detta ämne i mer än tio år. I denna forskning, han arbetar nära med prof. dr. ir. Harold Zandvliet från avdelningen Physics of Interfaces and Nanomaterials (PIN). Forskningen är en del av MCEC Gravity Programme, inom vilken universitetet i Utrecht, Eindhovens tekniska universitet och universitetet i Twente arbetar tillsammans för att utveckla effektiva katalytiska processer för olika energi- och materialresurser, såsom fossila bränslen, biomassa och solenergi. NWO finansierar detta program med 31,9 miljoner euro.
