Människors upplevelser av klappande tänder i tandläkarstolen skulle kunna förbättras genom nya insikter om hur liten, kraftfulla bubblor bildas av ultrasnabba vibrationer, föreslår en studie.

Fysiken för hur så kallade nanobubblor genereras kan ha en rad kliniska och industriella tillämpningar, inklusive i tandhygienanordningar som används för att ta bort plack, säger experter.

Deras fynd kan också informera om utvecklingen av andra tekniker - såsom enheter för att selektivt rikta in sig på tumörceller - som utnyttjar den energi som frigörs när bubblorna spricker.

Bubbelbildning

Edinburghs ingenjörer körde komplexa superdatorsimuleringar för att bättre förstå de underliggande mekanismerna bakom bildandet av nanobubblor - som är tiotusentals gånger mindre än ett knappnålshuvud.

Teamet modellerade rörelsen av individuella molekyler i ett tunt lager vatten på en yta som vibrerade en miljon gånger snabbare än flaxandet av en kolibris vingar.

Komplexa simuleringar

Deras analys visade att nanobubblor kan bildas antingen när vibrationer får vattnet att koka, eller när vattentrycket sjunker till en punkt där vätska blir ånga - en process som kallas kavitation.

Forskare körde sina beräkningar med hjälp av ARCHER UK National Supercomputing Service, som drivs av EPCC, universitetets högpresterande datoranläggning.

"Vi har nu en bättre förståelse för hur vibrationer i minsta skala kan utnyttjas för att producera nanobubblor. Detta arbete har ett brett utrymme för framtida forskning och kommer att hjälpa forskare att ta fram nya experiment för att ytterligare belysa genereringen av nanobubblor, " säger Saikat Datta, Ingenjörshögskolan