Um estudo realizado por pesquisadores do KAIST revelou que um jato de gás ionizado soprando na água, também conhecido como um 'jato de plasma, "produz uma interação mais estável com a superfície da água em comparação com um jato de gás neutro. Esta descoberta foi relatada na edição de 1º de abril da Natureza ajudará a melhorar a compreensão científica das interações líquido-plasma e suas aplicações práticas em uma ampla gama de campos industriais nos quais a tecnologia de controle de fluido é usada, incluindo engenharia biomédica, produção química, e agricultura e engenharia alimentar.

Jatos de gás podem criar depressões semelhantes a covinhas em superfícies líquidas, e esse fenômeno é familiar para quem já viu a cavidade produzida pelo sopro de ar por um canudo diretamente acima de um copo de suco. Conforme a velocidade do jato de gás aumenta, a cavidade se torna instável e começa a borbulhar e respingar.

"Compreender as propriedades físicas das interações entre gases e líquidos é crucial para muitos processos naturais e industriais, como o vento soprando sobre a superfície do oceano, ou métodos de fabricação de aço que envolvem o sopro de oxigênio sobre o ferro fundido, "explicou o professor Wonho Choe, um físico do KAIST e o autor correspondente do estudo.

Contudo, apesar de sua importância científica e prática, pouco se sabe sobre como as cavidades de líquido soprado por gás tornam-se deformadas e desestabilizadas.

Neste estudo, um grupo de físicos KAIST liderado pelo Professor Choe e colaboradores da equipe da Universidade Nacional de Chonbuk na Coréia e do Instituto Jožef Stefan na Eslovênia investigou o que acontece quando um jato de gás ionizado, também conhecido como um 'jato de plasma, "é soprado sobre a água. Um jato de plasma é criado aplicando-se alta voltagem a um bico enquanto o gás flui por ele, o que faz com que o gás seja ionizado fracamente e adquira partículas carregadas que se movem livremente.

A equipe de pesquisa usou uma técnica óptica combinada com imagens de alta velocidade para observar os perfis das cavidades da superfície da água criadas por jatos de gás hélio neutro e jatos de gás hélio fracamente ionizado. Eles também desenvolveram um modelo computacional para explicar matematicamente os mecanismos por trás de sua descoberta experimental.

Os pesquisadores demonstraram pela primeira vez que um jato de gás ionizado tem um efeito estabilizador na superfície da água. Eles descobriram que certas forças exercidas pelo jato de plasma tornam a cavidade da superfície da água mais estável, o que significa que há menos bolhas e respingos em comparação com a cavidade criada por um jato de gás neutro.

Especificamente, o estudo mostrou que o jato de plasma consiste em ondas pulsadas de ionização de gás propagando-se ao longo da superfície da água, as chamadas 'balas de plasma', que exercem mais força do que um jato de gás neutro, tornando a cavidade mais profunda sem se desestabilizar.

“Esta é a primeira vez que este fenômeno foi relatado, e nosso grupo considera isso como um passo crítico em nossa compreensão de como os jatos de plasma interagem com as superfícies líquidas. Em seguida, planejamos expandir essa descoberta por meio de mais estudos de caso que envolvem diversas características de plasma e líquido, "disse o professor Choe.