Chemici ontdekken spontane vorming van nanodeeltjes in geladen microdruppeltjes

Een team van scheikundigen van het Indian Institute of Technology Madras heeft in samenwerking met een paar collega’s van het Jawaharlal Nehru Center for Advanced Scientific Research, beide in India, ontdekt dat mineralendeeltjes soms spontaan afbreken wanneer ze worden ondergedompeld in geladen microdruppeltjes, wat leidt tot de vorming van nanodeeltjes.

In hun studie gepubliceerd in het journaal Wetenschap, voerde de groep experimenten uit met mineralen en een elektrospray-apparaat. R. Graham Cooks en Dylan T. Holden van Purdue University hebben een publicatie gepubliceerd Perspectief stuk in hetzelfde tijdschriftnummer waarin het werk wordt beschreven.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat natuurlijke processen vaak resulteren in het ontstaan ​​van nanodeeltjes en dat er in de natuur veel soorten van dergelijke nanodeeltjes voorkomen. Maar er is niet veel bekend over hoe ze worden gevormd. Bij deze nieuwe poging vermoedde het onderzoeksteam dat sommige ervan het gevolg kunnen zijn van het feit dat mineralen ondergedompeld raken in geladen vloeibare deeltjes. Om erachter te komen of dat het geval zou kunnen zijn, ontwierpen ze een experiment om dergelijke natuurlijke processen te repliceren.

De onderzoekers merken op dat geladen microdruppeltjes overvloedig aanwezig zijn in de natuurlijke wereld, aangetroffen in wolken en zeespray. Om hun eigen geladen microdruppels te creëren, gebruikten ze een elektrospray-apparaat.

Wanneer het gevuld is met water en elektrisch geladen is, kan het een mist van geladen druppels produceren. In hun experimenten voegde het onderzoeksteam minerale deeltjes aan het water toe voordat het in het sproeiapparaat werd geplaatst. Vervolgens namen ze monsters van de geladen microdruppels en andere materialen die zich in de mist bevonden. Ze vonden veel gevallen waarin nanodeeltjes spontaan uit de microdruppeltjes in de lucht om hen heen werden verdreven.

De onderzoekers ontdekten dat kort na de druppelvorming een dubbel elektrisch veld over het oppervlak werd gegenereerd, waardoor een reactieve bol ontstond. Dat werd gevolgd door druppelsplijting toen de coulombische energie in de druppel de oppervlaktespanning overschreed – en dat werd gevolgd door de uitdrijving van een mineraal nanodeeltje in de vorm van een microdruppel.