Хіміки зрозуміли, що робить нанопухирці газів стабільними у рідині.

Гази відіграють важливу роль у багатьох хімічних реакціях, а один із способів їх утримання в розчинах — формування бульбашок. У порівнянні з великими бульбашками, нанобульбашки, діаметром менше людського волосся, утримують газ у собі на більш тривалий період — на місяці. Це дає більше часу для протікання хімічних реакцій.

«Коли потрібно вводити газ у розчин промисловими масштабами, ми хочемо мінімізувати його втрати та максимально використати для хімічних реакцій. Наша головна мета — утримувати газ у розчині якомога довше, в ідеалі — безкінечно, щоб він не виходив із розчину, і бульбашки не лопалися», — пояснив інтерес групи до дослідження доктор Хамідреза Самуї (Hamidreza Samouei).

Група дослідників з Техаського університету A&M вивчила причини стабільності нанобульбашок. Результати їх роботи опубліковані в журналі The Journal of Physical Chemistry.

Вчені з'ясували, що стабільність нанобульбашок у значній мірі визначається їх електричними зарядами та взаємодією цих зарядів з розчинником. На стабільність бульбашок також впливають добавки, які присутні в розчині. Автори статті представили дані про нанобульбашки азоту, кисню, гелію, n-бутану та вуглекислого газу.

Команда хіміків підтвердила життєздатність своєї концепції експериментально. Результати показали, як стабільність нанобульбашок залежить від полярності розчинника, величини дипольного заряду нанобульбашок та адсорбції іонів добавок. Взаємодія цих трьох факторів виявилася визначальною для ймовірності злипання нанобульбашок у більші та менш стабільні.

Здатність нанобульбашок утримувати газ у розчині робить можливими та ефективними очищення стічних вод, гідропонне вирощування рослин і дезінфекцію. При використанні нанобульбашок у гідропоніці виробники отримують більший урожай, ніж якщо вирощують ті ж рослини без уваги до розмірів бульбашок газів. Нанобульбашки збільшують вміст кисню у воді, створюючи оптимальні умови для росту багатьох культур.

Розуміння стабільності нанобульбашок — частина більшого дослідницького проекту. Вчені вводять вуглекислий газ у соляні розчини для вилучення з них різних мінералів. Цей метод, відомий як видобуток з розсолів, дозволяє отримувати мінерали, які використовуються, наприклад, у виробництві літієвих батарей та магнієвих добрив. Дослідники зрозуміли, як продовжити термін життя нанобульбашок, що допоможе зробити їх ключовим інструментом у видобутку мінералів з розсолів.