ENGINEERINGNET.BE - Gouden nanodeeltjes in water, waarop een laserstraal valt, worden erg heet: ruim boven het kookpunt van water. Dat er dan dampbelletjes ontstaan, was bekend.
Maar onderzoek met een supersnelle camera door wetenschappers van de Universiteit Twente en de Universiteit Utrecht, toont nu aan dat daaraan voorafgaand een veel grotere bel ontstaat die met veel geweld explodeert.
Deze ontdekking is van grote betekenis voor de energieoverdracht van deeltjes naar het omliggende medium, bijvoorbeeld om energie uit zonlicht te winnen of voor het gebruik van katalysatoren.
Dankzij de supersnelle camera Brandaris128, ontwikkeld aan de Universiteit Twente, is het nu mogelijk om op de nanoseconden tijdsschaal te kijken. Deze metingen laten zien dat korte tijd nadat het nanodeeltje wordt verhit met de laser, eerst een bel ontstaat met een honderd keer groter volume dan de latere belletjes.
Die bel explodeert, om plaats te maken voor veel kleinere belletjes die periodiek natrillen. Uiteindelijk resulteert dit in de bekende mechanismen van bellen die groeien door de verdamping van water en door gasdiffusie van het in water opgeloste gas.
Intuïtief zou je verwachten dat de grootte van die reuzenbel toeneemt met het vermogen van het laserlicht op het nanodeeltje. Toch is dit precies andersom. De reden hiervoor is dat bij een lager laservermogen het veel langer duurt voordat de belvorming op gang komt, maar het gebeurt dan wel explosief.
Wat ook meespeelt is of het water rijk of juist arm is aan gas: het laatste geeft grotere bellen. Ook hier is de reden de vertraging van de explosie. Experimenten en berekeningen laten zien dat de reuzenbel aanvankelijk een pure dampbel is en geen gasbel: het maximale volume is keurig lineair afhankelijk van de energie.
De explosieve groei kan een groot voordeel zijn in toepassingen waarin de nanodeeltjes als katalysator dienen voor het versnellen van chemische reacties.
