纳米气泡研究是一个新的研究领域。近年来,微/纳米气泡技术被认为是一种颠覆性的创新技术并得到不断发展,在水体绿色修复、水产养殖、农业种植、矿物高效浮选、健康养生等领域已有不少成功案例。
鉴于其广阔的应用前景,我国于2018年和2019年成立了中国粒子学会微纳米气泡专业委员会和全国微气泡技术标准化技术委员会。
目前,纳米气泡的基础科学问题“异常界面润湿行为和超高稳定性”尚未得到合理解释。了解纳米气泡内部气体的化学成分和存在状态,是理解这个问题的关键之一。最近,
中国科学院上海高等研究院上海光源科学中心和上海应用物理研究所合作,利用同步辐射软X射线吸收光谱和显微技术揭示了纳米气泡中的气体以高密度状态存在。
本研究采用软X射线透射成像技术(STXM)对电解水法产生的氧气纳米气泡进行了测量,首次获得了单个纳米气泡的软X射线吸收光谱,并进一步分析了气泡及其周围水环境的近边缘精细结构吸收光谱。
经证实,纳米气泡中的气体分子呈现出一种新型的“densenbspgas”,其密度比空气(1.25kg/m3)高几十倍。
在x射线照射下也表现出非凡的稳定性;纳米气泡周围水环境中的气体浓度也超过热力学平衡时的饱和浓度几十倍甚至上百倍,这说明受限空间内疏水表面附近气体分子的聚集行为与常识不同。
通过分子动力学模拟,探讨了高密度纳米气泡的形成和稳定机理。
它的寿命将大大增加(sciencenbspinnbspchina nbsp series nbspg:nbsp物理学,nbsp力学nbspnbspnbspastronomynbsp 2008,nbsp51,nbsp 219-224;中国nbspPhysicsnbspBnbsp2008,nbsp17(7),nbsp2646-2654)。
相关成果以超高nbspdensitynbspofnbspgas nbspmoleculesbpconfinedb spinnbspsurfacebspnanosubbbles nbspinnbspambientnbspwater为题在线发表于《美国化学会志》 。
纳米气泡的软X射线透射成像、近边吸收精细结构谱和内部气体密度估算