پژوهشگران ایرانی دانشگاه تگزاس به بررسی روش‌های پایدارتر نگه داشتن نانوحباب‌ها پرداختند تا با این کار، تزریق گاز دی‌اکسیدکربن را به محلول‌های نمکی بهینه‌ساز کرده و استخراج مواد ارزشمند از آب‌های حاوی املاح با ارزش را اقتصادی‌تر کنند. از این روش می‌توان مواد مورد نیاز برای ساخت باتری‌ها را از آب‌های شور به دست آورد.
بررسی روش‌های پایدارتر نگه داشتن نانوحباب‌ها
گازها برای بسیاری از واکنش‌های شیمیایی ضروری بوده و حباب‌ها یکی از راه‌های نگه داشتن این گازها در محلول هستند. در مقایسه با حباب‌های بزرگتر، نانوحباب‌ها پایداری بیشتری دارند؛ به این معنی که می‌توانند مدت طولانی‌تری بدون ترکیدن در محلول باقی بمانند. به دلیل افزایش پایداری آن‌ها، امکان دسترسی بیشتر به گازها در محلول را فراهم می‌کنند و زمان بیشتری را برای انجام واکنش‌های شیمیایی در اختیار کاربر قرار می‌دهند.
محققان دانشگاه A&M تگزاس به سرپرستی دکتر حمیدرضا سامویی در حال کار روی این نانوحباب‌ها هستند تا درک بهتری نسبت به آن‌ها پیدا کنند. این گروه تحقیقاتی به دنبال این هستند که بداننند چه عواملی در پایداری نانوحباب‌ها نقش دارند. یافته‌های آن‌ها در شماره اخیر مجله The Journal of Physical Chemistry منتشر شده است.
سامویی، استادیار پژوهشی در دپارتمان مهندسی نفت می‌گوید: «وقتی گاز را در مقیاس صنعتی تزریق می‌کنیم، نمی‌خواهیم گاز تزریقی را هدر دهیم. ما می‌خواهیم استفاده از آن برای واکنش‌های شیمیایی به حداکثر برسد. هدف اصلی نگه داشتن گاز در محلول برای مدت بسیار طولانی، در حالت ایده‌آل بی نهایت است؛ در واقع نگه داشتن گاز در محلول بدون ترکیدن غایت هدف ما است.»
محققان در بررسی‌های خود دریافتندد که پایداری نانوحباب‌ها عمدتاً بر اساس بارهای الکتریکی آن‌ها و برهم‌کنش‌های بین بار حباب‌ها و حلال است. پایداری نانوحباب نیز تحت تأثیر افزودنی‌ها در محلول قرار می‌گیرد.
توانایی نانوحباب‌ها برای نگه داشتن گاز در محلول، کاربردهای زیادی در دنیای واقعی از جمله تصفیه فاضلاب، هیدروپونیک و ضد عفونی کردن به آن‌ها می‌دهد. هنگامی که از نانوحباب‌ها در کشاورزی هیدروپونیک استفاده می‌شود، گیاهان بزرگتر از همتایان خود که بدون نانوحباب رشد می‌کنند، پرورش می‌یابند. نانوحباب‌ها اجازه می‌دهند تا اکسیژن بیشتری در آب در دسترس باشد و محیط بهتری برای رشد محصولات ایجاد کند.
درک پایداری نانوحباب قطعه کوچکی از یک پازل تحقیقاتی بزرگتر است. محققان دی‌اکسید کربن را به محلول‌های آب شور تزریق کرده‌اند تا مواد معدنی مختلف را از محلول استخراج کنند. مواد معدنی جمع‌آوری‌شده از این روش، در کاربردهای مختلفی مانند باتری‌های لیتیومی و کودهای منیزیمی استفاده می‌شوند.
دکتر سمویی می‌گوید: «برای این پروژه، ما راهی برای افزایش غلظت دی‌اکسید کربن می‌خواستیم، بنابراین از نانوحباب‌ها استفاده کردیم. اکنون که درک بهتری از نحوه افزایش طول عمر نانوحباب‌ها داریم، آن‌ها ابزاری کلیدی در روش‌های استخراج مواد از آب شور خواهند بود.»
در این پژوهش دکتر محمدجواد کریمی و دکتر غلامعباس پارسافر با حمیدرضا سامویی همکاری می‌کنند. برای مطالعه مقاله آن‌ها، اینجا را ببینید.
