Certaines des caméras vidéo les plus rapides jamais développées ont été utilisées par les chercheurs de KAUST pour clarifier comment les changements à l'échelle moléculaire des surfaces de l'eau peuvent avoir un impact sur les performances des purifications à l'échelle industrielle.

Un facteur qui influence la stabilité des émulsions est la rapidité avec laquelle les petites bulles ou gouttelettes se réunissent en gouttelettes plus grosses. Ivan Vakarelski, un chercheur scientifique dans le laboratoire de Sigurdur Thoroddsen, note que ce type de coalescence est déterminé par des variables allant de la taille des bulles, vitesse de collision, et la "liberté" des molécules situées sur les surfaces liquides.

"Lorsque des liquides entrent en contact avec un solide, ils ont tendance à coller en raison de fortes forces moléculaires. En revanche, un liquide propre exposé à l'air peut se déplacer relativement facilement - nous appelons cela une interface mobile, " explique Vakarelski. " C'est une propriété fondamentale qui détermine le comportement de nombreuses mousses et émulsions. "

Récemment, Thoroddsen et son équipe ont utilisé leur expertise en imagerie à grande vitesse pour observer des collisions entre des bulles d'air formées dans un perfluorocarbure, un liquide avec une viscosité similaire à l'eau qui peut être raffinée à un état ultrapur. A leur grande surprise, ces bulles n'ont pas fusionné aussi vite que prévu. Au lieu, la grande mobilité de l'interface air-perfluorocarbone a fait rebondir les bulles les unes sur les autres à plusieurs reprises avant de fusionner.

Dans leur dernier ouvrage, les chercheurs de la KAUST ont élargi leurs recherches au liquide le plus important au monde :l'eau. Une interface air-eau propre est censée être mobile, cependant, de nombreuses études suggèrent qu'ils ont une faible liberté moléculaire car ils sont très sensibles à la contamination.

Pour résoudre ce dilemme, Vakarelski a aidé à concevoir une expérience qui utilisait de minces couches d'acides gras pour immobiliser complètement une surface d'eau libre. Puis, ils ont libéré des bulles d'air de la taille d'un millimètre qui ont flotté jusqu'à l'interface et s'y sont écrasées. Lorsque les images des bulles rebondissantes ont été comparées à celles prises sur des surfaces d'eau purifiée, l'équipe a vu que le film d'acide gras réduisait considérablement le degré de rebond.

"Une croyance commune est qu'une fois que l'eau est exposée à l'atmosphère dans un laboratoire, il est impossible de le garder suffisamment propre pour être mobile, " dit Vakarelski. " Cependant, notre étude montre que ce n'est pas correct :un appareil de purification standard produit une interface qui fait rebondir assez fortement les bulles."

Tests réussis de cette approche avec d'autres liquides, comme l'éthanol, indiquent que l'analyse des bulles pourrait aider à résoudre les problèmes dans les applications de transformation des aliments ainsi que dans la production chimique.