Si un sustrato repelente al agua se sumerge en agua que contiene gas disuelto, Pueden formarse pequeñas burbujas en el cuerpo sumergido. Estas llamadas nanoburbujas de superficie surgen porque el líquido circundante quiere perder su gas, similar a como emergen burbujas en un vaso de refresco. En el caso de las nanoburbujas, sin embargo, las burbujas tienen solo diez a veinte nanómetros de altura, y por lo tanto la presión (de Laplace) en la burbuja es muy alta.
Según todas las teorías actuales, las burbujas deberían desaparecer por sí solas en menos de un milisegundo, ya que el gas de las burbujas quiere volver a disolverse en el agua. Según Lohse, esta idea es bastante similar a un globo, que, incluso si está bien atado, siempre se desinfla con el tiempo. La razón de esto es que un poco de aire se filtra constantemente a través de la goma del globo debido a la difusión y la alta presión en el globo.
En la práctica, sin embargo, las nanoburbujas pueden sobrevivir durante semanas, como ya se observó hace más de veinte años. Sin embargo, los científicos no pudieron encontrar una explicación concluyente para esta larga vida. Con la publicación de un artículo en la revista científica Revisión física E (Comunicación rápida), profe. Dr. ir. Detlef Lohse y el prof. Dr. Xuehua Zhang (quien además de la UT también está afiliada a la Universidad RMIT en Melbourne) finalmente proporcionó una explicación del fenómeno. Y lo hacen con un método analítico completo con fórmulas matemáticas relativamente simples.
La razón por la que las burbujas sobreviven durante un período de tiempo tan largo radica en la fijación de la línea de contacto trifásica. Gracias a la fijación, La contracción de la burbuja implica un aumento del radio de curvatura y, por tanto, una presión de Laplace menor. Para burbujas estables, el flujo de salida originado por la presión de Laplace y el flujo de entrada debido al equilibrio de sobresaturación. El resultado es un equilibrio estable.
La investigación no solo proporciona una respuesta a una pregunta física y química fundamental, pero también tiene todo tipo de aplicaciones prácticas. El conocimiento puede por ejemplo, utilizarse para hacer que las reacciones catalíticas sean más eficientes y para los procesos de flotación, una técnica de depuración que se utiliza mucho en la extracción de minerales.
Dentro de su Departamento de Física de Fluidos (POF) en la Universidad de Twente, Lohse ya ha estado trabajando en este tema durante más de diez años. En esta investigación, trabaja en estrecha colaboración con el prof. Dr. ir. Harold Zandvliet del departamento de Física de Interfaces y Nanomateriales (PIN). La investigación es parte del Programa MCEC Gravity, dentro del cual la Universidad de Utrecht, la Universidad Tecnológica de Eindhoven y la Universidad de Twente trabajan juntas en el desarrollo de procesos catalíticos eficientes para diferentes recursos energéticos y materiales, como los combustibles fósiles, biomasa y energía solar. NWO financia este programa con 31,9 millones de euros.
