L'échantillon au milieu diffuse une lumière laser cohérente qui indique la présence de bulles de taille nanométrique. La diffusion de la lumière laser indique la présence de surfaces. En plein jour, tous les échantillons sont transparents, ce qui montre que les surfaces sont à l'échelle nanométrique. Crédit :Tapio Vehmas
L'eau contenant des nanobulles en suspension est utilisée dans de nombreuses applications biologiques et médicales. Par exemple, les nanobulles augmentent l'efficacité de l'administration de médicaments et de gènes. L'eau contenant des nanobulles d'oxygène est utilisée dans le traitement des eaux usées, favoriser la croissance des plantes et des animaux, et comme remède contre les maladies causées par les bactéries anaérobies. La durée de vie observée des nanobulles en suspension peut atteindre plusieurs semaines. Cependant, selon la théorie classique de la stabilité des bulles, une bulle de taille nanométrique devrait se dissoudre en quelques microsecondes. Cette controverse entre les expériences et la théorie est connue sous le nom de paradoxe des nanobulles.
Maintenant, chercheurs du Centre de recherche technique VTT de Finlande, Tapio Vehmas et Lasse Makkonen, ont résolu ce paradoxe. D'après leur analyse thermodynamique, les bulles nanométriques se dissolvent en effet rapidement, mais lorsque la bulle est suffisamment petite déjà lors de sa formation, le processus de dissolution ne commence pas. C'est parce que lorsqu'une très petite bulle rétrécit, l'énergie nécessaire pour créer la sursaturation nécessaire pour transférer le gaz de la limite de la bulle au liquide, est supérieure à la réduction correspondante de l'énergie de surface de la bulle. Selon Vehmas et Makkonen, le diamètre de la bulle, en dessous de laquelle la dissolution ne commence pas dans l'eau saturée à température ambiante, est de 180 nanomètres.
L'étude de Vehmas et Makkonen clarifie pourquoi les nanobulles peuvent exister, et quelle est la base de leur production. Cela aidera à développer des générateurs de nanobulles plus efficaces. La nouvelle théorie peut également être appliquée aux nanobulles attachées aux surfaces. Des nanobulles de surface sont utilisées, par exemple, en nettoyage, et en réduisant la friction des objets se déplaçant dans l'eau.
L'étude "Metastable nanobulles" de Makkonen et Tikanmäki a été publiée dans le journal de l'American Chemical Society. ACS Oméga .
