Nowe badania skupiają się na stabilności nanopęcherzyków i ich praktycznym zastosowaniu w różnych gałęziach przemysłu.
- Naukowcy odkrywają, dlaczego nanopęcherzyki pozostają stabilne w roztworach, co umożliwia ich zastosowanie w wielu dziedzinach.
- W hydroponice nanopęcherzyki zwiększają poziom tlenu w wodzie, promując zdrowsze i większe plony.
- Zastosowania obejmują akumulatory, rolnictwo i inne innowacyjne technologie.
Postępy w badaniach nanopęcherzyków
Gazy są niezbędne w wielu reakcjach chemicznych, a pęcherzyki są jednym ze sposobów utrzymywania tych gazów w roztworze. Nanopęcherzyki — pęcherzyki mniejsze niż pojedyncze pasmo włosów — są bardziej stabilne niż większe pęcherzyki, dzięki czemu mogą dłużej pozostać w roztworze bez pękania. Ta zwiększona stabilność zapewnia, że w roztworze pozostanie wyższe stężenie gazów, co daje więcej czasu na wystąpienie reakcji chemicznych.
Pod kierownictwem dr Hamidrezy Samouei naukowcy z Texas A&M University badają, co sprawia, że nanopęcherzyki są tak stabilne, i identyfikują czynniki wpływające na ich stabilność. Ich najnowsze odkrycia opublikowano w najnowszym numerze miesięcznikaJournal of Physical Chemistry.
Zastosowania przemysłowe i korzyści
„Wtłaczając gaz na skalę przemysłową, nie chcemy go marnować. Chcemy zmaksymalizować jego wykorzystanie w reakcjach chemicznych” – powiedział Samouei, adiunkt naukowy na Wydziale Inżynierii Naftowej Harolda Vance’a. „To jest główny cel: utrzymanie gazu w roztworze przez bardzo, bardzo długi czas, najlepiej nieskończony; aby utrzymać gaz w roztworze bez rozerwania.”
Naukowcy odkryli, że stabilność nanopęcherzyków opiera się w dużej mierze na ich ładunkach elektrycznych oraz interakcjach pomiędzy ładunkami pęcherzyków i rozpuszczalnikiem. Na stabilność nanopęcherzyków wpływają także wszelkie dodatki zawarte w roztworze.
Praktyczne zastosowania i perspektywy na przyszłość
Zdolność nanopęcherzyków do utrzymywania gazu w roztworze daje im wiele rzeczywistych zastosowań, w tym oczyszczanie ścieków, hydroponikę i dezynfekcję. Kiedy nanopęcherzyki są stosowane w rolnictwie hydroponicznym, rośliny rosną większe niż ich odpowiedniki uprawiane bez nanopęcherzyków. Nanopęcherzyki sprawiają, że w wodzie znajduje się więcej tlenu, tworząc lepsze środowisko dla rozwoju roślin.
Zrozumienie stabilności nanopęcherzyków to mały element większej układanki badawczej. Naukowcy wstrzykiwali dwutlenek węgla do roztworów słonej wody, aby wydobyć z roztworu różne minerały. Minerały zebrane tą metodą, zwaną wydobywaniem solanki, są wykorzystywane do różnych zastosowań, takich jak baterie litowe i nawozy magnezowe.
„W tym projekcie chcieliśmy znaleźć sposób na zwiększenie stężenia dwutlenku węgla, więc zastosowaliśmy nanopęcherzyki” – zauważa Samouei. „Teraz, gdy lepiej rozumiemy, jak wydłużyć żywotność nanopęcherzyków, staną się one kluczowym narzędziem w praktykach wydobycia solanki”.
Odniesienie: „Polaryzacyjne perspektywy: interakcje dipolowe indukowane jonami i dipolami dyktują stabilność masowych nanopęcherzyków”, Mohammadjavad Karimi, Gholamabbas Parsafar i Hamidreza Samouei, 11 lipca 2024 r., Czasopismo Chemii Fizycznej B.
DOI: 10.1021/acs.jpcb.4c03973
W badaniach tych współpracowali także dr Mohammadjavad Karimi i dr Gholamabbas Parsafar.
