Um aluno de bacharelado da EPFL resolveu um mistério que intrigou cientistas por 100 anos. Ele descobriu por que as bolhas de gás em tubos verticais estreitos parecem permanecer presas em vez de subir. De acordo com sua pesquisa e observações, uma película ultrafina de líquido se forma em torno da bolha, impedindo-o de subir livremente. E ele descobriu isso, na verdade, as bolhas não estão presas - elas estão apenas se movendo muito, muito devagar.

Bolhas de ar em um copo de água flutuam livremente até a superfície, e os mecanismos por trás disso são facilmente explicados pelas leis básicas da ciência. Contudo, as mesmas leis da ciência não podem explicar por que as bolhas de ar em um tubo de alguns milímetros de espessura não sobem da mesma maneira.

Os físicos observaram esse fenômeno pela primeira vez há quase um século, mas não conseguiu encontrar uma explicação - em teoria, as bolhas não devem encontrar nenhuma resistência a menos que o fluido esteja em movimento; portanto, uma bolha presa não deve encontrar resistência.

Na década de 1960, um cientista chamado Bretherton desenvolveu uma fórmula baseada na forma das bolhas para explicar esse fenômeno. Outros pesquisadores postularam que a bolha não sobe devido a uma fina película de líquido que se forma entre as bolhas e a parede do tubo. Mas essas teorias não podem explicar completamente por que as bolhas não sobem.

Enquanto estudante de bacharelado no laboratório de Engenharia Mecânica de Interfaces Soft (EMSI) da Escola de Engenharia da EPFL, Wassim Dhaouadi foi capaz de não apenas ver a fina película de líquido, mas também meça e descreva suas propriedades - algo que nunca foi feito antes. Suas descobertas mostraram que as bolhas não estavam presas, como os cientistas pensavam anteriormente, mas, na verdade, movendo-se para cima extremamente devagar. A pesquisa de Dhaouadi, que foi publicado recentemente em Fluidos de revisão física , marcou a primeira vez que evidências experimentais foram fornecidas para testar teorias anteriores.

Dhaouadi e chefe do laboratório EMSI, John Kolinski, usou um método de interferência óptica para medir o filme, que eles descobriram ser de apenas algumas dezenas de nanômetros (1 x 10 ^-9 metros) de espessura. O método envolvia direcionar a luz para uma bolha de ar dentro de um tubo estreito e analisar a intensidade da luz refletida. Usando a interferência da luz refletida da parede interna do tubo e da superfície da bolha, eles mediram com precisão a espessura do filme.

Dhaouadi também descobriu que o filme muda de forma se o calor for aplicado à bolha e retorna à sua forma original assim que o calor é removido. "Esta descoberta refuta as teorias mais recentes de que o filme drenaria até a espessura zero, "diz John Kolinski.

Essas medições também mostram que as bolhas estão realmente se movendo, embora muito devagar para ser visto pelo olho humano. "Como o filme entre a bolha e o tubo é muito fino, cria uma forte resistência ao fluxo, diminuindo drasticamente o aumento das bolhas, "de acordo com Kolinski.

Essas descobertas estão relacionadas à pesquisa fundamental, mas podem ser usadas para estudar a mecânica dos fluidos em escala nanométrica, especialmente para sistemas biológicos.

Dhaouadi ingressou no laboratório como assistente de pesquisa de verão durante seu bacharelado. Ele fez um progresso rápido, e continuou o trabalho por sua própria vontade. "Ele participou essencialmente por interesse na pesquisa, e acabou publicando um artigo de seu trabalho que traz para trás um quebra-cabeça secular, "diz Kolinski.

"Fiquei feliz em realizar um projeto de pesquisa no início do meu currículo. É uma nova maneira de pensar e aprender e era bem diferente de um conjunto de trabalhos de casa onde você sabe que há uma solução, embora possa ser difícil de encontrar. Inicialmente, Não sabíamos se haveria uma solução para este problema., "diz Dhaouadi, que agora está concluindo um mestrado na ETH Zurich. Kolinski acrescenta:"Wassim fez uma descoberta excepcional em nosso laboratório. Ficamos felizes em tê-lo trabalhando conosco."