O efeito do ultrassom na fase líquida foi visualizado usando microscopia eletrônica dinâmica. O uso do efeito de ondas mecânicas estacionárias que surgem na fase líquida sob a ação de uma fonte externa de ultrassom torna possível controlar a estrutura dos meios de reação líquidos em nível micro e influenciar o resultado das transformações químicas.

Atualmente, ultrassom é amplamente utilizado na medicina, indústria e uma série de projetos de alta tecnologia. As características da interação do ultrassom com diversas substâncias estão sendo intensamente estudadas com o objetivo de desenvolver novos métodos em biologia, Medicina, química e ciência dos materiais. O ultrassom de alta intensidade se consolidou como uma ferramenta para realizar transformações químicas em condições extremas devido à sua capacidade de gerar grandes quantidades de energia na fase líquida por meio da cavitação acústica. Ao mesmo tempo, ondas mecânicas estacionárias em líquidos encontraram muitas aplicações em tecnologias de processamento de petróleo e alimentos.

O estudo estrutural realizado por microscopia eletrônica de fase líquida usando um microrreator ultrassônico especialmente desenvolvido (ver Figura 1) demonstrou claramente que soluções microestruturadas à base de água e líquidos iônicos (sais orgânicos existentes na fase líquida em temperatura ambiente) interagem com alta frequência ondas sonoras, o que leva a um rearranjo da estrutura de soluções, acompanhada por uma mudança em suas propriedades físico-químicas.

A combinação do efeito de ondas mecânicas estacionárias geradas por ultrassom e as propriedades estruturais e físico-químicas únicas dos sistemas líquido iônico (IL) / água tornaram possível realizar uma síntese controlada de nanopartículas de ouro e paládio exigidas (ver Figura 2).

Irradiação com luz ultravioleta de uma mistura de reação contendo um sal de metal solúvel em água, água e um líquido iônico tornaram possível obter as partículas de metal desejadas sem o uso de reagentes adicionais. Ao mesmo tempo, realizar a reação nas condições de geração de ondas mecânicas contínuas levou a uma diminuição significativa no tamanho das partículas devido a uma mudança no modo de reação e localização dos reagentes nos microcompartimentos, que foi demonstrado por microscopia eletrônica (ver Figura 2).

O estudo do mecanismo do fenômeno descoberto usando microscopia eletrônica de fase líquida, assim como a espectroscopia de infravermelho e a espectroscopia de ressonância magnética nuclear permitiram supor que a ação das ondas mecânicas consiste na transferência de água entre diferentes fases, bem como em sua evaporação parcial com a formação de um novo estado estável, que existe devido ao fluxo contínuo de energia mecânica.

Atualmente, meios líquidos à base de água e líquidos iônicos são amplamente utilizados em vários campos que não se limitam apenas à química de nanomateriais, mas também incluem síntese orgânica, o processamento de recursos naturais renováveis, a criação de dispositivos para geração e armazenamento de energia, e outros. A partir deste ponto de vista, o fenômeno descoberto pode encontrar em um futuro próximo ainda mais aplicações em várias áreas.