[h=2]دلايل فيزيكدانان درباره عمر طولاني نانوحباب‌ها
فيزيكدانان هلندي در دانشگاه «تونت» مي‌گويند: مي‌توانند دليل پايدار بودن نانوحباب‌ها به مدت چند هفته را روي يك سطح توضيح دهند؛ اين درحالي است كه فشار داخلي اين نانوحباب‌ها بسيار بالا است.
به گزارش سرويس فناوري ايسنا، درون بطري‌هاي ماءالشعير معمولا حباب‌هايي به عرض يك ميكرومتر و ارتفاع 20 نانومتر تشكيل مي‌شوند كه از پايداري بالايي برخوردار هستند.
برای مشاهده عکس در اندازه واقعی کلیک کنید.
بر خلاف حباب‌هاي بسيار بزرگ هوا كه فشار داخلي‌شان اندكي بيشتر از فشار اتمسفر است، فشار داخلي نانوحباب‌ها در حد ده‌ها و بلكه صدها اتمسفر است. در چنين فشارهايي، بر اساس مدل‌هاي معمولي نفوذ گاز، گاز درون حباب بايد در زماني كوتاه در حد چند ميكروثانيه جذب مايع پيرامون حباب شود. اما حقيقت جز اين است، يك دهه قبل پژوهشگران دريافتند كه اين نانوحباب‌ها عمري در حد چندين هفته دارند.
تيم تحقيقاتي «سدون» از دانشگاه «تونت» موفق شدند كه اين پديده غير معمول را توضيح دهند. تئوري آنها بر مبناي دو ويژگي فيزيكي اين سيستم پايه‌گذاري شده است. اول اين كه نانوحباب‌ها به قدري كوچك هستند كه مولكول‌هاي گاز مي‌توانند بدون برخورد با ديگر مولكول‌ها درون آن حركت كنند. دوم اين كه يك مولكول گاز براي خارج شدن از درون يك حباب بايد به طور عمودي با سطح حباب برخورد كند.
تيم «سدون» چنين مي‌گويند كه مولكول‌هاي گاز درون حباب از سطح جامد حركت كرده و به سمت لبه‌هاي حباب حركت مي‌كنند، جايي كه پشت آن محلول قرار دارد. اين مولكول‌هاي گاز در حال حركت خود به سمت لبه حباب با هم برخورد نمي‌كنند، بنابراين بايد مسير حركتي آنها يكسان باشد. اين موضوع، موجب وارد شدن يك ممنتوم به مايع پشت حباب مي‌شود كه با اين كار مايع پشت حباب يك عقب‌نشيني در جهت حركت مولكول‌هاي گاز خواهد داشت.
مولكول‌هاي گاز در فضاي ايجاد شده، گير افتاده و مجددا به داخل حباب رانده مي‌شوند. اين كار همانند مكانيسم چرخش آب در فواره‌ها، به طور مكرر انجام مي‌شود.
براي تست اين تئوري، محققان با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) نوك اين نانوحباب‌ها را مشاهده كردند و در نهايت نيروي وارد بر آن را 1.3 نانونيوتن گزارش كردند. اين درحالي بود كه با استفاده از اين تئوري، مقدار نيروي وارده بر نوك نانوحباب را يك نانونيوتن پيش‌بيني كرده بودند.
البته همه فيزيكدانان با نتايج اين پروژه موافق نيستند. «فيل آتارد» از دانشگاه «سيدني» مي‌گويد: اين نتايج بر خلاف ترموديناميك تئوري اين گروه تحقيقاتي است. بنابراين اين تيم تحقيقاتي درصدد انجام تحقيقاتي بيشتر با استفاده از نانوذرات درون اين نانوحباب‌ها است.
نتايج اين تحقيق در «Phys. Rev. Lett.» به چاپ رسيده است.
منبع: ايسنا
به گزارش سرويس فناوري ايسنا، درون بطري‌هاي ماءالشعير معمولا حباب‌هايي به عرض يك ميكرومتر و ارتفاع 20 نانومتر تشكيل مي‌شوند كه از پايداري بالايي برخوردار هستند.
برای مشاهده عکس در اندازه واقعی کلیک کنید.
بر خلاف حباب‌هاي بسيار بزرگ هوا كه فشار داخلي‌شان اندكي بيشتر از فشار اتمسفر است، فشار داخلي نانوحباب‌ها در حد ده‌ها و بلكه صدها اتمسفر است. در چنين فشارهايي، بر اساس مدل‌هاي معمولي نفوذ گاز، گاز درون حباب بايد در زماني كوتاه در حد چند ميكروثانيه جذب مايع پيرامون حباب شود. اما حقيقت جز اين است، يك دهه قبل پژوهشگران دريافتند كه اين نانوحباب‌ها عمري در حد چندين هفته دارند.
تيم تحقيقاتي «سدون» از دانشگاه «تونت» موفق شدند كه اين پديده غير معمول را توضيح دهند. تئوري آنها بر مبناي دو ويژگي فيزيكي اين سيستم پايه‌گذاري شده است. اول اين كه نانوحباب‌ها به قدري كوچك هستند كه مولكول‌هاي گاز مي‌توانند بدون برخورد با ديگر مولكول‌ها درون آن حركت كنند. دوم اين كه يك مولكول گاز براي خارج شدن از درون يك حباب بايد به طور عمودي با سطح حباب برخورد كند.
تيم «سدون» چنين مي‌گويند كه مولكول‌هاي گاز درون حباب از سطح جامد حركت كرده و به سمت لبه‌هاي حباب حركت مي‌كنند، جايي كه پشت آن محلول قرار دارد. اين مولكول‌هاي گاز در حال حركت خود به سمت لبه حباب با هم برخورد نمي‌كنند، بنابراين بايد مسير حركتي آنها يكسان باشد. اين موضوع، موجب وارد شدن يك ممنتوم به مايع پشت حباب مي‌شود كه با اين كار مايع پشت حباب يك عقب‌نشيني در جهت حركت مولكول‌هاي گاز خواهد داشت.
مولكول‌هاي گاز در فضاي ايجاد شده، گير افتاده و مجددا به داخل حباب رانده مي‌شوند. اين كار همانند مكانيسم چرخش آب در فواره‌ها، به طور مكرر انجام مي‌شود.
براي تست اين تئوري، محققان با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) نوك اين نانوحباب‌ها را مشاهده كردند و در نهايت نيروي وارد بر آن را 1.3 نانونيوتن گزارش كردند. اين درحالي بود كه با استفاده از اين تئوري، مقدار نيروي وارده بر نوك نانوحباب را يك نانونيوتن پيش‌بيني كرده بودند.
البته همه فيزيكدانان با نتايج اين پروژه موافق نيستند. «فيل آتارد» از دانشگاه «سيدني» مي‌گويد: اين نتايج بر خلاف ترموديناميك تئوري اين گروه تحقيقاتي است. بنابراين اين تيم تحقيقاتي درصدد انجام تحقيقاتي بيشتر با استفاده از نانوذرات درون اين نانوحباب‌ها است.
نتايج اين تحقيق در «Phys. Rev. Lett.» به چاپ رسيده است.
منبع: ايسنا