Op het gebied van alledaagse observaties hebben we misschien gemerkt hoe bellen zich vormen en verdwijnen op het oppervlak van een vloeistof. Terwijl grotere zeepbellen de neiging hebben vrij gemakkelijk te barsten, kunnen kleinere bubbels verrassend lang aanhouden. Waarom gebeurt dit? Natuurkundigen van de Queen Mary Universiteit van Londen hebben nu een alomvattende verklaring voor dit fenomeen naar voren gebracht, waarbij ze licht werpen op de onderliggende mechanismen die de dynamiek van kleine belletjes bepalen.

In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift "Nature Physics" ontwikkelen Dr. Saverio E. Spagnolie en professor Alban Sauret een theoretisch raamwerk dat het gedrag van kleine belletjes op vloeistofoppervlakken vastlegt. Hun werk onthult de wisselwerking tussen verschillende factoren die bepalen hoe deze kleine belletjes omgaan met hun omgeving en uiteindelijk niet barsten.

De sleutel tot hun analyse is de erkenning dat de dynamiek van kleine bubbels aanzienlijk verschilt van die van grotere bubbels. In tegenstelling tot grotere bellen, die worden gedomineerd door drijfkrachten, wordt het gedrag van kleine bellen bepaald door oppervlaktespanning, die fungeert als een soort elastisch membraan dat de bel bij elkaar houdt. Dit verschil wordt toegeschreven aan de hoge kromming van kleine belletjes, wat de invloed van oppervlaktespanning vergroot.

De natuurkundigen ontdekten dat het stabiliserende effect van oppervlaktespanning vooral uitgesproken is bij bellen die extreem klein zijn, met een diameter van minder dan 100 micrometer. Bij deze minuscule belletjes worden de krachten als gevolg van oppervlaktespanning versterkt, waardoor ze bestand zijn tegen de verstorende effecten van verstoringen of bewegingen op het vloeistofoppervlak.

Een andere cruciale factor die bijdraagt ​​aan het voortbestaan ​​van kleine belletjes is hun vermogen om te vervormen en af ​​te vlakken als ze obstakels tegenkomen. Deze flexibiliteit voorkomt dat ze vastlopen of uit elkaar vallen, zoals grotere bellen vaak doen. De onderzoekers vergelijken dit gedrag met het vermogen van zeepbellen om te vervormen wanneer ze een oppervlak raken, waardoor ze zich kunnen verspreiden en blijven bestaan ​​in plaats van barsten.

De bevindingen uit deze studie verdiepen ons begrip van de eigenschappen van kleine belletjes en hebben potentiële implicaties op gebieden variërend van microfluïdica, waar nauwkeurige controle van belletjes belangrijk is, tot de ontwikkeling van nieuwe materialen en medicijnafgiftesystemen die gebruik maken van kleine belletjes.

Door de redenen achter de verbeterde stabiliteit van kleine belletjes op te helderen, biedt het werk van Spagnolie en Sauret inzichten die nieuwe wegen kunnen openen voor onderzoek en toepassingen met bellen van microngrootte en hun unieke kenmerken.