Lass die Blase nicht platzen: Stabilität von Nanoblasen erforscht
Forschung erweitert Wissen darüber, warum Nanoblasen in einer Lösung nicht zerplatzen, was praktische Anwendungen von Batterien bis zur Landwirtschaft ermöglicht
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Gase sind für viele chemische Reaktionen unerlässlich, und Blasen sind eine Möglichkeit, diese Gase in Lösung zu halten. Im Vergleich zu größeren Blasen haben Nanoblasen eine höhere Stabilität, d. h. sie können länger in einer Lösung verbleiben, ohne zu zerplatzen. Aufgrund ihrer größeren Stabilität ermöglichen sie eine höhere Verfügbarkeit von Gasen in der Lösung, wodurch mehr Zeit für chemische Reaktionen zur Verfügung steht.
Unter der Leitung von Dr. Hamidreza Samouei erforschen Forscher der Texas A&M University, was Nanoblasen - Blasen mit einem Durchmesser kleiner als eine einzelne Haarsträhne - so stabil macht und welche Faktoren dabei eine Rolle spielen. Ihre Ergebnisse wurden in einer aktuellen Ausgabe des Journal of Physical Chemistry veröffentlicht.
"Wenn wir Gas im industriellen Maßstab einspritzen, wollen wir dieses Gas nicht verschwenden. Wir wollen es so gut wie möglich für chemische Reaktionen nutzen", sagte Samouei, der als Assistenzprofessor am Harold Vance Department of Petroleum Engineering arbeitet. "Das ist der Hauptzweck, das Gas für eine sehr, sehr lange Zeit in Lösung zu halten, idealerweise unendlich lange; das Gas in Lösung zu halten, ohne zu platzen."
Die Forscher haben herausgefunden, dass die Stabilität von Nanoblasen weitgehend auf ihren elektrischen Ladungen und den Wechselwirkungen zwischen den Ladungen der Blasen und dem Lösungsmittel beruht. Die Stabilität der Nanoblasen wird auch durch etwaige Zusatzstoffe in der Lösung beeinflusst.
Die Fähigkeit von Nanoblasen, Gas in der Lösung zu halten, ermöglicht ihnen viele praktische Anwendungen, z. B. in der Abwasserbehandlung, in der Hydrokultur und zur Desinfektion. Wenn Nanoblasen in der Hydrokultur verwendet werden, wachsen die Pflanzen größer als ihre Pendants ohne Nanoblasen. Nanoblasen sorgen dafür, dass mehr Sauerstoff im Wasser vorhanden ist, und schaffen so ein besseres Umfeld für das Gedeihen der Pflanzen.
Das Verständnis der Stabilität von Nanoblasen ist ein kleiner Teil eines größeren Forschungspuzzles. Forscher haben Kohlendioxid in Salzwasserlösungen injiziert, um verschiedene Mineralien aus der Lösung zu extrahieren. Die auf diese Weise gewonnenen Mineralien, die als Solebergbau bekannt sind, werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. in Lithiumbatterien und Magnesiumdünger.
"Für dieses Projekt wollten wir eine Möglichkeit finden, die Kohlendioxid-Konzentration zu erhöhen, und haben deshalb Nanoblasen verwendet", erklärt Samouei. "Jetzt, da wir besser verstehen, wie wir die Lebensdauer von Nanoblasen verlängern können, werden sie ein wichtiges Hilfsmittel bei der Gewinnung von Solen sein.
An dieser Forschung arbeiten auch Dr. Mohammadjavad Karimi und Dr. Gholamabbas Parsafar mit.
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