Лазерно-индуцированная управляемая генерация микропузырьков в водной суспензии поглощающих коллоидных частиц
Вантажиться...
Дата
2016
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Парогазовые пузырьки микронных и нанометровых размеров образуются в результате локального нагрева водной суспензии, содержащей поглощающие частицы пигмента диаметром 100 нм. Нагрев осуществляется с помощью непрерывного лазерного излучения регулируемой мощности ближнего ИК диапазона (980 нм), сфокусированного в фокальное пятно диаметром примерно 100 мкм в слое суспензии толщиной 2 мм. В зависимости от мощности лазера, можно осуществить четыре режима: (1) первичное образование пузырьков, (2) устойчивый рост существующих пузырьков, (3) стационарное существование пузырьков и (4) сокращение и коллапс пузырьков. Такое поведение интерпретируется на основании температурных условий в кювете. Показана
возможность образования единичных пузырьков и групп пузырьков с управляемыми
размерами. Пузырьки сосредоточены в освещенной лазером области и формируют
квазиупорядоченные структуры; они могут быть легко перемещены в объеме жидкости вместе с фокальным пятном. Полученные результаты могут быть полезны для приложений, связанных с прецизионной манипуляцией и наноинженерией.
Парогазові бульбашки мікронних і нанометрових розмірів утворюються в результаті локального нагріву водної суспензії, що містить поглинаючі частки пігмента діаметром 100 нм. Нагрівання здійснюється за допомогою безперервного лазерного випромінювання регульованої потужності ближнього ІК діапазону (980 нм), сфокусуваного в фокальній плямі діаметром приблизно 100 мкм в шарі суспензії товщиною 2 мм. Залежно від потужності лазера, можна здійснити чотири режими: (1) первинне утворення бульбашок, (2) стійке зростання існуючих бульбашок, (3) стаціонарне існування бульбашок і (4) скорочення і колапс бульбашок. Така поведінка інтерпретується на підставі температурних умов в кюветі. Показана можливість утворення одиничних бульбашок і груп бульбашок з керованими розмірами. Бульбашки зосереджені в освітленій лазером області і формують квазіупорядковані структури; вони можуть бути легко переміщені в об’ємі рідини разом з фокальною плямою. Отримані результати можуть бути корисні для додатків, пов'язаних з прецизійною маніпуляцією і наноінженерією.
Micrometer-sized bubbles are formed in the water suspension with absorptive pigment particles due to local heating. The heating is performed by moderately focused CW nearinfrared laser radiation with controllable power. Depending on the laser power, regimes of the bubble generation, stable growth of the existing bubbles, stationary bubbles and their shrinkage and collapse are realized. The physical pattern is interpreted based on the temperature conditions in the suspension. We show the possibilities for generation of single bubbles as well as groups of bubbles with controllable sizes and numbers. The bubbles form quasi-ordered structures within the laser-illuminated region. They can be transported together with the focal spot. The results are useful for applications associated with the precise manipulation in nano- and micro-engineering problems.
Парогазові бульбашки мікронних і нанометрових розмірів утворюються в результаті локального нагріву водної суспензії, що містить поглинаючі частки пігмента діаметром 100 нм. Нагрівання здійснюється за допомогою безперервного лазерного випромінювання регульованої потужності ближнього ІК діапазону (980 нм), сфокусуваного в фокальній плямі діаметром приблизно 100 мкм в шарі суспензії товщиною 2 мм. Залежно від потужності лазера, можна здійснити чотири режими: (1) первинне утворення бульбашок, (2) стійке зростання існуючих бульбашок, (3) стаціонарне існування бульбашок і (4) скорочення і колапс бульбашок. Така поведінка інтерпретується на підставі температурних умов в кюветі. Показана можливість утворення одиничних бульбашок і груп бульбашок з керованими розмірами. Бульбашки зосереджені в освітленій лазером області і формують квазіупорядковані структури; вони можуть бути легко переміщені в об’ємі рідини разом з фокальною плямою. Отримані результати можуть бути корисні для додатків, пов'язаних з прецизійною маніпуляцією і наноінженерією.
Micrometer-sized bubbles are formed in the water suspension with absorptive pigment particles due to local heating. The heating is performed by moderately focused CW nearinfrared laser radiation with controllable power. Depending on the laser power, regimes of the bubble generation, stable growth of the existing bubbles, stationary bubbles and their shrinkage and collapse are realized. The physical pattern is interpreted based on the temperature conditions in the suspension. We show the possibilities for generation of single bubbles as well as groups of bubbles with controllable sizes and numbers. The bubbles form quasi-ordered structures within the laser-illuminated region. They can be transported together with the focal spot. The results are useful for applications associated with the precise manipulation in nano- and micro-engineering problems.
Опис
Ключові слова
парогазовые пузырьки, нано- и микроразмерные пузырьки газа и пара в водных растворах, лазерный нагрев, парогазові бульбашки, парогазові бульбашки мікронних і нанометрових розмірів у водних розчинах, micrometer-sized bubbles, micro-bubbles on water suspension
Бібліографічний опис
Фізика аеродисперсних систем = Physics of aerodisperse systems