Una nueva investigación sobre la física de las nanoburbujas vibrantes revela que no se calientan tanto como se pensaba anteriormente. La obra aparece en Nano Letters .
Las nanoburbujas vibratorias tienen usos sorprendentes como agentes de contraste ultrasónicos en el diagnóstico del cáncer. También se les puede obligar a colapsar, destruyendo los contaminantes microscópicos cercanos, para el tratamiento de aguas residuales y la limpieza de superficies de delicados dispositivos de microfluidos. La rigidez de una nanoburbuja cuando vibra está fuertemente relacionada con su temperatura interna, y ser capaz de comprender esta relación conduce a mejores predicciones del tamaño de las nanoburbujas en experimentos y su diseño en estas aplicaciones.
Utilizando ARCHER2, el superordenador líder a nivel nacional del Reino Unido alojado en la Universidad de Edimburgo, la investigación encontró dos efectos distintos a nanoescala que influyen en las burbujas con diámetros inferiores a una milésima de milímetro de diámetro.
La alta densidad del gas dentro de las burbujas hace que las moléculas reboten entre sí con mayor frecuencia, lo que da como resultado una mayor rigidez de las burbujas, incluso a temperaturas constantes. Otro efecto de las dimensiones a nanoescala de la burbuja fue la aparición de una capa aislante alrededor de la burbuja, lo que redujo la capacidad de la burbuja para disipar el calor interno, lo que modificó la forma en que vibraba.
El estudio reveló las verdaderas distribuciones de presión y temperatura dentro de las nanoburbujas, utilizando simulaciones de dinámica molecular de alto detalle, y encontró un modelo mejor para describir su dinámica.
El líder del estudio, el Dr. Duncan Dockar, investigador de RAEng de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Edimburgo, dijo:"Los resultados de estos hallazgos nos permitirán emplear nanoburbujas para mejorar la eficiencia en los procesos de tratamiento de agua y la limpieza precisa de dispositivos microelectrónicos. El trabajo también destaca el papel de las burbujas en las nanotecnologías futuras, que han despertado mucho interés en los últimos años. Nuestra próxima investigación se centra en los efectos inusuales a nanoescala que influyen en estas burbujas, que no son comunes en la ingeniería cotidiana".
Más información: Duncan Dockar et al, Oscilaciones térmicas de nanoburbujas, Nano letras (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c03052
Información de la revista: Nanoletras
Proporcionado por la Universidad de Edimburgo
