沸水中的微泡动力学实现了精确的流体操作

俗话说，看着锅永远不会沸腾，但我们中的许多人至少一直在关注锅，等待沸腾开始。终于看到复杂的物理机制在起作用的滚动沸腾，这令人满意。

当这种情况发生时，形成的气泡的形状和大小会不断变化。这些动态运动影响周围的流体流动，从而影响从热源到水的热传递效率。

在医学和化学领域，如细胞分选中，高速和频繁地处理少量液体对于处理大量样本至关重要。微气泡振动可以产生流动和声波，有助于液体操纵。然而，人们对多个气泡的集体行为和相互作用知之甚少，因此它们的应用受到了限制。

为了更好地了解气泡行为，京都大学的一个研究小组开发了一种实验装置，利用激光光热加热脱气水，精确调整微气泡之间的距离。这篇论文发表在《小》杂志上。

“我们能够通过简单地调整气泡的排列来建立一种从根本上改变液体流动的新方法，”第一作者张宣伟说。

该团队成功生成了两个直径约为10微米的气泡，它们以亚兆赫频率自发振动，研究了它们的振动如何相互影响。使用这种装置，研究人员能够精确控制亚兆赫频率下气泡的快速运动以及周围的流动。

在将结果与理论方程进行比较后，研究小组发现，每个气泡振动产生的压力解释了气泡之间的相互作用。他们发现，相邻的气泡会同步它们的振动，只需将气泡之间的距离改变10微米，它们的振动频率就会改变50%以上。

通讯作者Kyoko Namura说：“我们没想到在两个振荡气泡之间观察到如此明显的振动耦合，但我们产生的气泡的振动随着时间的推移非常稳定，并且具有高度的可重复性。”。这些特征使研究小组能够捕捉到当它们的相对位置稍微调整时，两个气泡的振动变化。

这项研究的结果为医疗和化学领域提供了一种新的流体控制工具，在这些领域，更快的分析和数据收集是必不可少的。尽管研究小组使用了脱气水，但水-醇混合物也可以达到类似的效果，使这种方法适用于广泛的应用。

未来，该团队计划探索如何主动选择气泡振动频率和模式，控制更大的气泡阵列，并分析它们周围产生的声波和流动。p