2008-06-01

工程師激起第一個長壽的奈米泡泡

Engineers whip up the first long-lived nanoscale bubbles
http://www.physorg.com/news131291976.html

May 29, 2008

在廚房攪拌器的協助下,哈佛大學工程與應用科學學院(SEAS)的研究者首度從一團以葡萄糖糖漿、蔗糖硬脂酸酯及水製成的泡沫中激起了永久的奈米等級泡泡 -- 這種泡泡能持續超過一年。他們的研究出現在 5/30 的 Science 期刊上。

這項研究,由 Howard A. Stone 所領導,緣由來自於 Dr. Rodney Bee(Unilever 一位已退休的物理化學家)在 2005 年中,一場有關泡沫傳遞的研討會演講。Bee,他為食物、飲料與個人保養產品公司研究冰淇淋,對於尋找方法來延長泡沫壽命感到興趣。在其研究過程中他創造出一種不尋常的泡泡構成,並將它的照片納入演說中。

當 Bee 放映一張具有特殊多邊形幾何的微米尺度泡泡時,Stone,Vicky Joseph 工程與應用數學教授,SEAS 副院長,位於聽眾之中。泡泡的表面看起來是由正五邊形、六邊形與七邊形所構成,那交錯形成如足球般的結構。沒有任何一面跨越 50 奈米。

"在那種尺度下的小泡泡,因為表面張力的緣故未曾持久過 -- 它們馬上就消失。Rodney 在螢幕上所展現的相當特別," Stone 說。"那是不可能的;我們都認為那是不可能的。"

愈小的泡泡有愈大的表面張力而氣壓也比較大的要來得高。結果,較大的泡泡通常以較小的泡泡,其壽命非常短暫,為代價而得以長成。

"我問他如何創造出他的泡沫,而他表示,他使用一台普通的廚房攪拌器。隔天我就出門為實驗室買了一台廚房攪拌器," Stone 解釋。

由 SEAS 的畢業生 Emilie Dressaire 與 Unilever 同事合作完成的實驗性研究揭露,當泡泡以所選擇的界面活性劑混合物覆蓋時,界面活性劑分子在泡泡表面結晶化以形成近乎無法透水的殼層。

所產生的殼具有一種彈性,那允許它們隨著時間彎曲(buckle)成一種明顯規律與穩定的樣式。微泡泡穩定性的測量延伸超過一年,而且在整個期間中泡泡維持結構上的完整。

作者們提到這些微泡泡的未來應用能顯著延長常見氣--液體產品(那會經歷迅速的瓦解)的壽命,諸如暴露在空氣中的個人保養品與超音波成像用的顯影劑。

※ 這讓人想起有名的「瀝青滴落實驗」。

* Interfacial Polygonal Nanopatterning of Stable Microbubbles
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5880/1198

Emilie Dressaire, Rodney Bee, David C. Bell, Alex Lips,
Howard A. Stone
Science 30 May 2008: Vol. 320. no. 5880, pp. 1198 - 1201
DOI: 10.1126/science.1154601
* The Pitch Drop Experiment
http://www.physics.uq.edu.au/physics_museum/pitchdrop.shtml

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