Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pop Goes the Plasma: Extreme Conditions Inside Imploding Bubbles

28.06.2010
High-intensity ultrasound waves traveling through liquid leave bubbles in their wake. Under the right conditions, these bubbles implode spectacularly, emitting light and reaching very high temperatures, a phenomenon called sonoluminescence. Researchers have observed imploding bubble conditions so hot that the gas inside the bubbles ionizes into plasma, but quantifying the temperature and pressure properties has been elusive.

In a paper published in the June 27 issue of Nature Physics, University of lllinois chemistry professor Kenneth S. Suslick and former student David Flannigan, now at the California Institute of Technology, experimentally determine the plasma electron density, temperature and extent of ionization.

Suslick and Flannigan first observed super-bright sonoluminescence in 2005 by sending ultrasound waves through sulfuric acid solutions to create bubbles.

“The energies of the populated atomic levels suggested a plasma, but at that time there was no estimate of the density of the plasma, a crucial parameter to understanding the conditions created at the core of the collapsing bubble,” said Suslick, the Marvin T. Schmidt Professor of Chemistry and a professor of materials science and engineering.

The new report uses the same setup, but now with a detailed analysis of the shape of the observed spectrum, which provides information on the conditions of the region around the atoms inside the bubble as it collapses.

“The temperature can be several times that of the surface of the sun and the pressure greater than that at the bottom of the deepest ocean trench,” Suslick said.

“What’s more, we were able to determine how these properties are affected by the ferocity with which the bubble collapses, and we found that the plasma conditions generated may indeed be extreme.”

The duo observed temperatures greater than 16,000 kelvins – three times the temperature on the surface of the sun. They also measured electron densities during bubble collapse similar to those generated by laser fusion experiments. However, Suslick emphasized that his group has not observed evidence that fusion takes place during sonoluminescence, as some have theorized possible.

In addition, the researchers found that plasma properties show a strong dependence on the violence of bubble implosion, and that the degree of ionization, or how much of the gas is converted to plasma, increases as the acoustic pressure increases.

“It is evident from these results that the upper bounds of the conditions generated during bubble implosion have yet to be established,” Suslick said. “The observable physical conditions suggest the limits of energy focusing during the bubble-forming and imploding process may approach conditions achievable only by much more expensive means.”

Suslick also is affiliated with the Beckman Institute of Advanced Science and Technology at Illinois.

The National Science Foundation supported this work.

Liz Ahlberg | University of Illinois
Further information:
http://www.illinois.edu

More articles from Physics and Astronomy:

nachricht The dark side of the fluffiest galaxies
24.05.2016 | Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)

nachricht Astronomers confirm faintest early-universe galaxy ever seen
24.05.2016 | University of California - Los Angeles

All articles from Physics and Astronomy >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit atomarer Präzision: Technologien für die übernächste Chipgeneration

Im Projekt »Beyond EUV« entwickeln die Fraunhofer-Institute für Lasertechnik ILT in Aachen und für angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena wesentliche Technologien zur Fertigung einer neuen Generation von Mikrochips mit EUV-Strahlung bei 6,7 nm. Die Strukturen sind dann kaum noch dicker als einzelne Atome und ermöglichen besonders hoch integrierte Schaltkreise zum Beispiel für Wearables oder gedankengesteuerte Prothesen.

Gordon Moore formulierte 1965 das später nach ihm benannte Gesetz, wonach sich alle ein bis zwei Jahre die Komplexität integrierter Schaltungen verdoppelt. Er...

Im Focus: Ein negatives Enzym liefert positive Resultate

In den letzten zwanzig Jahren hat die Chemie viele wichtige Instrumente und Verfahren für die Biologie hervorgebracht. Heute können wir Proteine herstellen, die in der Natur bisher nicht vorkommen. Es lassen sich Bilder von Ausschnitten lebender Zellen aufnehmen und sogar einzelne Zellen in lebendigen Tieren beobachten. Diese Woche haben zwei Forschungsgruppen der Universitäten Basel und Genf, die beide dem Nationalen Forschungsschwerpunkt Molecular Systems Engineering angehören, im Forschungsmagazin «ACS Central Science» präsentiert, wie man ein nicht-natürliches Protein designt, das völlig neue Fähigkeiten aufweist.

Proteine sind die Arbeitspferde jeder Zelle. Sie bestehen aus Aminosäurebausteinen, die als Kette verbunden sind, welche sich zu funktionalen Maschinen...

Im Focus: Atomic precision: technologies for the next-but-one generation of microchips

In the Beyond EUV project, the Fraunhofer Institutes for Laser Technology ILT in Aachen and for Applied Optics and Precision Engineering IOF in Jena are developing key technologies for the manufacture of a new generation of microchips using EUV radiation at a wavelength of 6.7 nm. The resulting structures are barely thicker than single atoms, and they make it possible to produce extremely integrated circuits for such items as wearables or mind-controlled prosthetic limbs.

In 1965 Gordon Moore formulated the law that came to be named after him, which states that the complexity of integrated circuits doubles every one to two...

Im Focus: FS POSEIDON startet zur 500. Expedition

Das am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel beheimatete Forschungsschiff POSEIDON startet diese Woche zu seiner 500. Expedition. Während der Jubiläumsfahrt untersuchen und kartieren Meeresgeologen des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen den Kontinentalhang vor der südfranzösischen Hafenstadt Nizza. Ziel der Arbeiten ist es, die Gefahr von Hangrutschungen und letztendlich auch Tsunamis besser abschätzen zu können.

Am kommenden Mittwoch heißt es wieder einmal „Leinen los“ für die POSEIDON. Von Catania auf Sizilien aus nimmt das 60 Meter lange Forschungsschiff Kurs auf die...

Im Focus: Spinströme: Riesengroß und ultraschnell

Mit einer neuen Methode der TU Wien lassen sich extrem starke Spinströme herstellen. Sie sind wichtig für die Spintronik, die unsere herkömmliche Elektronik ablösen könnte.

In unseren Computerchips wird Information in Form von elektrischer Ladung übertragen. Elektronen oder andere Ladungsträger werden von einem Ort zum anderen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

„Zukunftsforum Assekuranz“ 2016 am 21. und 22. Juni 2016 in Köln

24.05.2016 | Veranstaltungen

Chemische Biologie im Fokus

24.05.2016 | Veranstaltungen

Innovationen für Laserexperten und Anwender - Universität Stuttgart bei Stuttgarter Lasertagen 2016

24.05.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neuartige Terahertz-Quelle: kompakt und kostensparend

24.05.2016 | Physik Astronomie

Baufritz-Musterhaus „NaturDesign“ übt sich in Understatement: Gesundes Wohnen mit Stil

24.05.2016 | Architektur Bauwesen

„Zukunftsforum Assekuranz“ 2016 am 21. und 22. Juni 2016 in Köln

24.05.2016 | Veranstaltungsnachrichten