Activerende moleculen, ionen, en Vaste deeltjes met akoestische cavitatie

Het gebruik van macht echografie in tal van industriële en onderzoeksgebieden, zoals het reinigen van vaste oppervlakken, ontgassing van vloeistoffen, materiaalkunde, herstel van het milieu, en de geneeskunde, heeft veel aandacht gekregen in het afgelopen decennium ^1. De ultrasone behandeling wordt het omzettingsrendement, verbetert de opbrengst en initieert de reacties in homogene oplossingen als in heterogene systemen. Algemeen wordt aangenomen dat de fysische en chemische effecten van ultrasone trillingen in vloeistoffen ontstaan ​​uit akoestische cavitatie of, in andere woorden, de implosieve ineenstorting van microbelletjes in vloeistoffen bestraald met ultrageluid stroom ^2. Gewelddadige implosie van de cavitatie bellen genereert tijdelijke extreme omstandigheden in de gasfase van de bel, die verantwoordelijk zijn voor de vorming van chemisch actieve species en sonoluminescentie. Toch debat nog verder over de oorsprong van dergelijke extreme omstandigheden. Spectroscopische analysis van de sonoluminescence helpt om beter inzicht in de processen die optreden tijdens de bubble instorten. In water, verzadigd met edelgassen, de sonoluminescence spectra zijn samengesteld uit OH (A ² Σ ^{+-X 2} Π _i), OH (C ² S ^{+-A 2} S ⁺⁾ bands en een breed continuüm gaande van UV tot NIR deel van de emissie spectra ^3. Spectroscopische analyse van OH (A ² Σ ^{+-X 2} Π _i) emissiebanden wijst op de vorming van niet-evenwichts plasma tijdens sonolyse water ^{4, 5.} Bij lage ultrasone frequentie, is zwak opgewonden plasma met Brau vibratie distributie gevormd. Daarentegen, bij hoogfrequent ultrageluid, het plasma binnen instortende bellen Treanor gedrag vertoont typisch sterke vibrationele excitatie. De vibronische temperaturen (T _v, T _e) te verhogen met ultrasone frequentie aangeeft meer drastische intrabubble omstandigheden bij hoge-ultrageluid.

In principe kan elke cavitatie bel worden beschouwd als een plasma chemische microreactor verschaffen hoogenergetische processen op bijna kamertemperatuur van de bulk oplossing. De fotonen en "hot" deeltjes die in de bel staat de niet-vluchtige soorten wekken in oplossing waardoor hun chemische reactiviteit. Zo is het mechanisme van ultrabright sonoluminescentie uranyl ionen in zure oplossingen beïnvloed door uraniumconcentratie: fotonen absorptie / re-emissie in verdunde oplossingen, en excitatie via botsingen met "hot" deeltjes draagt ​​bij hogere concentratie uranyl ^6. Chemische species door cavitatie bellen kan worden gebruikt voor de synthese van nanodeeltjes zonder sjablonen of afsluitmiddelen. In zuiver water gespoeld met argon, de sonochemical reductie van Pt (IV) komt door waterstof afgegeven vanaf sonochemical watermoleculen splitsen waardoor monogedispergeerde nanoparticles van metalen platina ^7. Sonochemical reductie wordt versneld verdeelstuk in aanwezigheid van mierenzuur of Ar / CO gasmengsel.

Vele eerdere studies hebben de voordelen van ultrageluid aangetoond dat het oppervlak van verdeelde vaste stoffen activeren door de mechanische effecten naast activatie ^8,9. Kleine vaste deeltjes die in grootte veel kleiner dan de cavitatiebelletjes niet verstoren de symmetrie van instorten. Wanneer echter een cavitatie gebeurtenis dichtbij grote aggregaten of bij uitgebreide oppervlakte van de bel implodeert asymmetrisch, die een supersonische microjet leidt tot de cluster opsplitsing en het vaste oppervlak erosie. Ultrasone behandeling plutoniumdioxide in zuiver water gespoeld met argon veroorzaakt vorming van stabiele nanocolloids plutonium (IV) door zowel fysische als chemische effecten ^10.