Ativando moléculas, íons e partículas sólidas com Acústico cavitação

O uso do ultra-som de potência em diversas áreas industriais e de investigação, tais como a limpeza de superfícies sólidas, desgaseificação de líquidos, ciências dos materiais, remediação ambiental, e da medicina, tem recebido muita atenção na última década ^1. O tratamento ultra-sónico a conversão aumenta, melhora o rendimento, e inicia as reacções em soluções homogéneas, assim como em sistemas heterogéneos. É geralmente aceite que os efeitos físicos e químicos de vibrações ultra-sónicas em líquidos surgem de cavitação acústico ou, em outras palavras, para o colapso implosivas de microbolhas em fluidos irradiados com energia de ultra-sons ^2. Implosão violenta da bolha de cavitação gera condições extremas transiente na fase gasosa da espuma, que são responsáveis ​​pela formação de espécies quimicamente activas e sonoluminescência. No entanto, o debate continua sobre a origem de tais condições extremas. Espectroscópica analysis do sonoluminescência ajuda a entender melhor os processos que ocorrem durante o colapso da bolha. Na água, saturada com gases nobres, os espectros sonoluminescência são compostas a partir de OH (A ^{2 +} Σ-X ² Π _i), OH (C ² S ^{+ A-2} S ⁺⁾ bandas e um continuum amplo variando de UV para NIR parte do espectro de emissão ^3. Análise espectroscópica de OH (A ^{2 +} Σ-X ² Π _i) bandas de emissão revelaram formação de plasma de não equilíbrio durante a sonólise de água ^{4, 5.} Em baixa freqüência ultra-sônica, plasma fracamente animado com Brau distribuição vibracional é formado. Por outro lado, a ultra-sonografia de alta freqüência, o plasma dentro colapso bolhas exposições Treanor comportamento típico de uma forte excitação vibracional. As temperaturas vibrônicos (T _v, T _e) aumentar com a freqüência ultra-sônica, indicando condições mais drásticas intrabubble em altaultra-som de freqüência.

Em princípio, cada bolha de cavitação pode ser considerado como um micro-reactor químico de plasma proporcionar processos altamente energéticos em quase temperatura ambiente, de uma solução a granel. Os fotões e as partículas "quentes", produzida no interior da bolha permitir a excitar as espécies não-voláteis em soluções, aumentando assim a sua reactividade química. Por exemplo, o mecanismo de sonoluminescência ultrabright de iões uranilo em soluções ácidas é influenciada pela concentração de urânio: fotões absorção / re-emissão, em soluções diluídas, e excitação através de colisões de partículas com "quentes" contribui em maior concentração de uranilo ^6. Espécies químicas produzidas por bolhas de cavitação pode ser utilizado para a síntese de nanopartículas metálicas sem quaisquer modelos ou agentes de nivelamento. Em água pura aspergido com argônio, a redução sonoquímica de Pt (IV) ocorre por hidrogênio emitido a partir sonoquímica dividir moléculas de água produzindo nanopartic monodispersales de platina metálica ^7. Sonochemical redução é acelerada colector, na presença de ácido fórmico ou Ar / mistura de gás de CO.

Muitos estudos anteriores demonstraram as vantagens de ultra-sons para activar a superfície de sólidos divididos, devido aos efeitos mecânicos, além de activação química ^8,9. As pequenas partículas sólidas que são muito menos em tamanho do que as bolhas de cavitação não perturba a simetria de colapso. No entanto, quando um evento cavitação ocorre perto grandes agregados ou perto da superfície estendida a bolha implode de forma assimétrica, formando um microjacto supersónico que conduz à desagregação de agrupamento e à erosão de superfície sólida. Tratamento de ultra-som de dióxido de plutónio em água pura aspergido com argônio provoca a formação de nanocolóides estáveis ​​de plutônio (IV), devido a ambos os efeitos físicos e químicos ^10.