science >> Wetenschap >  >> Chemie

Zwevende druppeltjes stellen wetenschappers in staat om contactloze chemische reacties uit te voeren

Zwevende druppeltjes zure en basische oplossingen (links) versmelten tot een grotere druppel (rechts), waarin zich kooldioxidebellen vormen als een product van de reactie. Credit: Analytische scheikunde 2020, DOI:10.1021/acs.analchem.0c00929

Levitatie is al lang een hoofdbestanddeel van goocheltrucs en films. Maar in het laboratorium het is geen truc. Wetenschappers kunnen druppeltjes vloeistof laten zweven, hoewel het mengen ervan en het observeren van de reacties een uitdaging was. De uitbetaling, echter, zou groot kunnen zijn omdat het onderzoekers in staat zou stellen contactloze experimenten uit te voeren zonder containers of handelingen die de uitkomst zouden kunnen beïnvloeden. Nutsvoorzieningen, een team dat rapporteert in ACS' Analytische scheikunde heeft daarvoor een methode ontwikkeld.

Wetenschappers hebben apparaten gemaakt om kleine objecten te laten zweven, maar de meeste methoden vereisen dat het object bepaalde fysieke eigenschappen heeft, zoals elektrische lading of magnetisme. In tegenstelling tot, akoestische levitatie, die geluidsgolven gebruikt om een ​​object in een gas op te hangen, is niet afhankelijk van dergelijke eigenschappen. Toch zijn bestaande apparaten voor akoestische levitatie en het mengen van afzonderlijke deeltjes of druppeltjes complex, en het is moeilijk om er metingen van te verkrijgen omdat er een chemische reactie plaatsvindt. Stephen Brotton en Ralf Kaiser wilden een veelzijdige techniek ontwikkelen voor de contactloze controle van twee chemisch verschillende druppeltjes, met een set sondes om de reactie te volgen terwijl de druppeltjes samensmelten.

Het team maakte een akoestische levitator en liet er twee druppels in hangen, de een boven de ander. Vervolgens, ze lieten de bovenste druppel oscilleren door de amplitude van de geluidsgolf te variëren. De oscillerende bovenste druppel samengevoegd met de onderste druppel, en de resulterende chemische reactie werd gevolgd met infrarood, Raman- en ultraviolet-zichtbare spectroscopieën. De onderzoekers testten de techniek door verschillende druppels te combineren. In een experiment, bijvoorbeeld, ze hebben een ionische vloeistof samengevoegd met salpeterzuur, een kleine explosie veroorzaken. De nieuwe levitatiemethode zou wetenschappers kunnen helpen bij het bestuderen van veel verschillende soorten chemische reacties op gebieden zoals materiaalwetenschappen, medicinale chemie en planetaire wetenschap, zeggen de onderzoekers.