فرآیند تصفیه آب با روشی جدید از دینامیک نانوحباب
پژوهشگران به بررسی اثر عوامل مختلف بر دینامیک نانوحباب‌های ارتعاشی پرداختند و تاثیر مواردی نظیر چگالی گاز داخل نانوحباب بر استحکام آنها را مطالعه کردند. این گروه مدلی برای دینامیک نانوحباب ارائه دادند تا در فرآیندهای تصفیه آب و تمیز کردن دقیق وسایل میکروالکترونیکی استفاده شود.
به گزارش ماد از تارنمای فیز، نتایج تحقیقات منتشر شده در نشریه Nano Letters نشان می‌دهد که نانوحباب‌های ارتعاشی به اندازه‌ای که پیش‌از این تصور می‌شد، گرم نمی‌شوند.
نانوحباب‌های ارتعاشی کاربردهای زیادی به عنوان عامل کنتراست دهنده سونوگرافی در تشخیص سرطان دارند. آنها همچنین می‌توانند منفجر شوند تا از این کار برای تصفیه پساب‌ها استفاده کرد، در واقع انفجار نانوحباب‌ها آلودگی‌های میکروسکوپی پیرامون نانوحباب را از بین می‌برد. چنین ویژگی در تجهیزات میکروسیالی بسیار ظریف قابل استفاده است.
میزان مقاوت دیواره نانوحباب هنگام ارتعاش با دمای داخلی آن رابطه دارد. اگر بتوان این ارتباط را بهتر فهمید، آنگاه پیش‌بینی‌ها در ابعاد نانو و به کارگیری نانوحباب‌ها در آزمایش‌ها بسیار ساده‌تر می‌شود.
محققان با استفاده از ابر کامپیوتر مستر در دانشگاه ادینبورگ در انگلیس (Archer۲) به بررسی این دو اثر نانومقیاس پرداختند. آنها دریافتند که دو عامل می‌تواند روی قطر نانوحباب‌ها تاثیرگذار باشد.
محققان مدل جدیدی از دینامیک نانوحباب ارائه کردند
چگالی بالای گاز در داخل حباب‌ها موجب می‌شود که مولکول‌های گاز بیشتر به یکدیگر برخورد کنند و در نتیجه حباب‌ها از سفتی بالاتری برخوردار شوند. مورد دیگر این بود که یک لایه عایق در اطراف نانوحباب ایجاد می‌شود که باعث می‌شود نانوحباب در کاهش و پخش دمای داخلی خود ناکارآمد باشد و کاهش دمای داخلی نانوحباب رخ ندهد. این موضوع نیز در چگونگی ارتعاش نانوحباب موثر است.
در این پروژه محققان توزیع فشار و دما را در داخل نانوحباب‌ها با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی مشخص و مدل بهتری برای دینامیک نانوحباب‌ها ارائه کردند.
دکتر دانکن داکار سرپرست این پروژه از دانشگاه ادینبورگ گفت: نتایج این یافته‌ها به ما امکان می‌دهد تا از نانوحباب‌ها برای کارآیی بهتر در فرآیندهای تصفیه آب و تمیز کردن دقیق وسایل میکروالکترونیکی استفاده کنیم. این کار همچنین نقش حباب‌ها را در توسعه فناوری‌های نانویی آینده بهتر نشان می‌دهد.
وی افزود: تحقیقات آینده ما بر اثرات غیرمعمول و نانومقیاسی که روی نانوحباب‌ها موثر است، متمرکز خواهد بود، اثراتی که در مهندسی رایج چندان دیده نمی‌شود.
