Synopsis: Blowing Bubbles on the Na

Synopsis: Blowing Bubbles on the Nanoscale

Synopsis Image
iStockphoto.com/ThomasVogel
Superheating and Homogeneous Single Bubble Nucleation in a Solid-State Nanopore
Gaku Nagashima, Edlyn V. Levine, David P. Hoogerheide, Michael M. Burns, and Jene A. Golovchenko
Phys. Rev. Lett. 113, 024506 (2014)
Published July 9, 2014
Whether they form in ice-cold champagne or hot molten iron, bubbles represent a nucleation phenomenon that (in the case of the hot iron) can lead to a phase transition from a liquid to a vapor. Understanding how the bubble nucleation is affected by confinement could be useful for applications in chemistry, microfluidics, and electronics, as well as fundamental studies of phase transitions. Jene Golovchenko, at Harvard University, and collaborators now report a way to reproducibly create bubbles in liquid confined within a solid-state nanopore—the smallest container in which bubble formation has been observed.

Solid-state nanopores are tiny holes punctured into an insulating membrane. Golovchenko and his colleagues immersed a silicon-nitride membrane containing a nanopore in a sodium-chloride solution and applied a modest voltage across the membrane to drive an ionic current through the pore. The current rapidly heated the liquid in the nanopore to temperatures 200∘C above its normal boiling point, causing single bubbles of vapor to homogeneously nucleate at the center of the pore.

The researchers used both electronic and optical probes to monitor the bubbles’ nucleation, growth, and collapse. The bubbles were excited in streams, with each bubble lasting around 16 nanoseconds before the next formed 120 nanoseconds later, consistent with models of how heat drives bubble formation on the nanoscale. Inducing bubble nucleation in a controlled manner may be useful for applications such as building bubble “lenses” to bend light and achieve super-resolution imaging. – Katherine Kornei

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ข้อสรุป: เป่าฟองอากาศบน Nanoscale

Image
iStockphoto.com/ThomasVogel
Superheating ข้อสรุปและเดียวเหมือนฟอง Nucleation ใน Nanopore โซลิดสเตต
Gaku ชิมา Edlyn V. Levine, David P. Hoogerheide, Michael M. เบิร์น และ Jene A. Golovchenko
Lett นับย้อนหลัง 113, 024506 (2014)
ประกาศ 9 กรกฎาคม 2014
ว่าจะฟอร์มในฉ่ำแชมเปญ หรือร้อนหลอมละลายเหล็ก ฟองอากาศแสดงปรากฏการณ์ nucleation ที่ (ในกรณีที่เตารีดร้อน) สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนเฟสจากของเหลวไปเป็นไอน้ำ เข้าใจว่า nucleation ฟองเป็นผลจากการถูกควบคุมตัวอาจมีประโยชน์สำหรับโปรแกรมประยุกต์ในเคมี microfluidics และอิเล็กทรอนิกส์ รวมทั้งศึกษาพื้นฐานของการเปลี่ยนเฟส Jene Golovchenko ในมหาวิทยาลัย และผู้ร่วมงานรายงานตอนนี้วิธีที่จะสร้างฟองอากาศในของเหลวขังอยู่ภายใน nanopore โซลิดสเตต reproducibly — คอนเทนเนอร์ที่เล็กที่สุดในฟองที่ได้พบก่อ

nanopores สถานะของแข็งจะแฟบลงในเมมเบรนเป็นฉนวนหลุมเล็ก ๆ Golovchenko และเพื่อนร่วมงานของเขาไปเยื่อ nitride ซิลิคอนที่ประกอบด้วย nanopore ในโซลูชันโซเดียมคลอไรด์ และใช้แรงดันไฟฟ้าที่เจียมเนื้อเจียมตัวในเมมเบรนไปปัจจุบันมี ionic ผ่านรูขุมขน ปัจจุบันความร้อนของเหลวใน nanopore กับ 200∘C อุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดของปกติ อย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดฟองเดียวของไอ homogeneously nucleate ของรูขุมขน

นักวิจัยใช้คลิปปากตะเข้ทั้งอิเล็กทรอนิกส์ และออปติคอลการตรวจสอบของฟอง nucleation เติบโต และยุบ ฟองที่ตื่นเต้นในกระแส มีฟองละยาวนานประมาณ 16 nanoseconds ก่อนถัดไปเกิด 120 nanoseconds ภายหลัง สอดคล้องกับรูปแบบของวิธีการที่ความร้อนไดรฟ์ก่อฟองบน nanoscale Inducing nucleation ฟองในลักษณะควบคุมอาจมีประโยชน์สำหรับโปรแกรมประยุกต์เช่นการสร้างฟอง "เลนส์" โค้งแสง และให้ภาพความละเอียดซุปเปอร์ – Kornei แคทเธอรีน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทสรุป: เป่าฟองสบู่ในระดับนาโนสรุปภาพiStockphoto.com/ThomasVogel Superheating และเป็นเนื้อเดียวกันนิวเคลียสฟองเดี่ยวในรัฐที่มั่นคง nanopore Gaku ชิมะ, Edlyn V. Levine, เดวิดพี Hoogerheide, ไมเคิลเบิร์นส์เอ็มและเอ Jene Golovchenko สรวง . รายได้เลท 113, 024,506 (2014) เผยแพร่ 9 กรกฎาคม 2014 ไม่ว่าจะในรูปแบบเย็นแชมเปญหรือเหล็กหลอมเหลวร้อนฟองเป็นตัวแทนของปรากฏการณ์นิวเคลียสที่ (ในกรณีของเหล็กร้อน) สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงขั้นตอนจากของเหลวไป ไอ การทำความเข้าใจว่านิวเคลียสฟองเป็นผลมาจากการคุมขังอาจจะมีประโยชน์สำหรับการใช้งานในทางเคมี, microfluidics และอิเล็กทรอนิกส์รวมทั้งการศึกษาพื้นฐานของช่วงช่วง Jene Golovchenko ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์และทำงานร่วมกันตอนนี้วิธีที่จะรายงาน reproducibly สร้างฟองอากาศในของเหลวกักตัวอยู่ในสถานะของแข็ง nanopore-ภาชนะที่เล็กที่สุดในการสร้างฟองซึ่งได้รับการสังเกตnanopores ของแข็งรัฐยังหลุมเล็ก ๆ ที่เจาะเข้าไปในเยื่อหุ้มฉนวน . Golovchenko และเพื่อนร่วมงานของเขาแช่เมมเบรนซิลิกอนไนไตรมี nanopore ในสารละลายโซเดียมคลอไรด์และการประยุกต์ใช้แรงดันไฟฟ้าที่เจียมเนื้อเจียมตัวผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ที่จะขับรถในปัจจุบันอิออนผ่านทางรูขุมขน ปัจจุบันอย่างรวดเร็วความร้อนของเหลวใน nanopore ที่มีอุณหภูมิสูงกว่า200∘Cจุดเดือดปกติก่อให้เกิดฟองเดียวของไอน้ำที่จะเป็นเนื้อเดียวกัน nucleate ที่เป็นศูนย์กลางของรูขุมขนนักวิจัยที่ใช้ในยานสำรวจทั้งอิเล็กทรอนิกส์และแสงในการตรวจสอบนิวเคลียสฟอง ' การเจริญเติบโตและการล่มสลาย ฟองตื่นเต้นในลำธารกับแต่ละฟองเป็นเวลานานประมาณ 16 นาโนวินาทีก่อนที่จะเกิดขึ้นต่อไป 120 นาโนวินาทีต่อมาที่สอดคล้องกับรูปแบบของวิธีการสร้างไดรฟ์ความร้อนฟองในระดับนาโน ทำให้เกิดฟองนิวเคลียสในลักษณะที่ควบคุมอาจจะเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานเช่นการสร้างฟอง "เลนส์" จะโค้งแสงและประสบความสำเร็จในการถ่ายภาพสุดคมชัด - แคทเธอรี Kornei

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เรื่องย่อ : เป่าฟองอากาศ nanoscale บน


เรื่องย่อภาพ istockphoto . com / thomasvogel
superheating nucleation ฟองเดียวและเป็นเนื้อเดียวกัน ในสถานะของแข็ง nanopore
กาคุ นากาชิมา edlyn , V . Levine , เดวิด พี. hoogerheide ไมเคิล เอ็ม เบิร์น และ jene . golovchenko
ว. . บาทหลวง หนังสือ 113 , 024506 ( 2014 )

ที่ 9 กรกฎาคม 2014 ไม่ว่าพวกเขาแบบฟอร์มในน้ำแข็งแชมเปญเย็นหรือร้อนหลอมเหล็กฟองอากาศขนาดเป็นตัวแทนของปรากฏการณ์ที่ ( ในกรณีของเหล็กร้อน ) สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวไปเป็นไอน้ำ ความเข้าใจว่าฟองขนาดได้รับผลกระทบโดยการอาจจะมีประโยชน์สำหรับการประยุกต์ใช้ในทางเคมี ไมโครฟลูอิดิก และอิเล็กทรอนิกส์ ตลอดจนศึกษาพื้นฐานของการเปลี่ยนเฟส jene golovchenko ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและผู้ร่วมงานแล้ว รายงานทาง reproducibly สร้างฟองอากาศในน้ำขังภายในของ nanopore น้อยที่สุดในภาชนะที่สร้างฟองพบว่า nanopores

สถานะของแข็งมีรูเล็กๆแทงเข้าไปในฉนวนเยื่อgolovchenko และเพื่อนร่วมงานของเขาแช่ซิลิคอนไนไตรด์เมมเบรนที่มี nanopore ในสารละลายโซเดียมคลอไรด์และใช้แรงดันไฟฟ้าที่เจียมเนื้อเจียมตัวในเยื่อหุ้มเซลล์ขับกระแสไอออนผ่านรูขุมขน กระแสน้ำอุ่นอย่างรวดเร็ว น้ำใน nanopore อุณหภูมิ 200 ∘ C เหนือกว่าปกติจุดเดือดทำให้เกิดฟองเดียวของไอจะเป็นเนื้อเดียวกัน nucleate ที่ศูนย์ของรูขุมขน

นักวิจัยที่ใช้โพรบทั้งอิเล็กทรอนิกส์และแสงเพื่อตรวจสอบขนาดของฟองอากาศ การเจริญเติบโตและการล่มสลาย ฟองที่ตื่นเต้นในลำธารกับแต่ละฟองถึงรอบ 16 นาโนวินาทีก่อนถัดไปขึ้น 120 นาโนวินาทีต่อมาสอดคล้องกับรูปแบบของวิธีการเกิดความร้อนทำให้ฟอง nanoscale บน . ทำให้เกิด nucleation ฟองในลักษณะควบคุมอาจเป็นประโยชน์ในการใช้งาน เช่น ฟองอาคาร " เลนส์ " จะหักเหแสงและบรรลุภาพ super-resolution . kornei ) แคทเธอรีน