Provet i mitten sprider sammanhängande laserljus som indikerar närvaron av nanostora bubblor. Spridning av laserljuset indikerar närvaro av ytor. I dagsljus, alla prover är transparenta vilket visar att ytorna är i nanoskala. Kredit:Tapio Vehmas
Vatten som innehåller suspenderade nanobubblor används i många biologiska och medicinska tillämpningar. Till exempel, nanobubblor ökar effektiviteten av läkemedels- och genleverans. Vatten som innehåller syrenanobubblor används vid rening av avloppsvatten, att främja tillväxten av växter och djur, och som ett botemedel mot sjukdomar orsakade av anaeroba bakterier. Den observerade livslängden för suspenderade nanobubblor är upp till flera veckor. Dock, enligt den klassiska teorin om bubbelstabilitet, en bubbla i nanostorlek bör lösas upp inom mikrosekunder. Denna kontrovers mellan experiment och teori är känd som nanobubbleparadoxen.
Nu, forskare vid Finlands tekniska forskningscenter VTT, Tapio Vehmas och Lasse Makkonen, har löst denna paradox. Enligt deras termodynamiska analys, nanoskala bubblor löses verkligen snabbt, men när bubblan är tillräckligt liten redan när den bildas, upplösningsprocessen börjar inte. Detta beror på att när en mycket liten bubbla krymper, energin som krävs för att skapa den övermättnad som krävs för att överföra gas från bubbelgränsen till vätskan, är mer än motsvarande minskning av bubblans ytenergi. Enligt Vehmas och Makkonen, bubblans diameter, under vilken upplösning inte börjar i mättat vatten vid rumstemperatur, är 180 nanometer.
Studien av Vehmas och Makkonen klargör varför nanobubblor kan existera, och vad är grunden för att producera dem. Detta kommer att hjälpa till att utveckla mer effektiva nanobubblegeneratorer. Den nya teorin kan även tillämpas på nanobubblor fästa på ytor. Nanobubblor på ytan används, till exempel, vid städning, och för att minska friktionen hos föremål som rör sig i vatten.
Studien "Metastable nanobubbles" av Makkonen och Tikanmäki publicerades i American Chemical Societys tidskrift ACS Omega .