嘟噜噜噜，微纳米气泡直径比头发丝还小，溶在水里，能干什么？( 二 )

经历了半个多世纪的研究后，在理论和实际观测的双重支持下，微纳米气泡终于拥有了姓名。
进入到21世纪，理论研究和技术设备都在进步，我们想知道关于微纳米气泡的更多性质。 2010年，研究者首次通过冷冻扫描电子显微镜获得了微纳米气泡的图像，并获得了存在时间为2周的纳米气泡图像。这些证据充分表明了微纳米气泡寿命比普通气泡的寿命要长得多。
为什么微纳米气泡可以稳定存在几小时甚至几周的时间呢？2018年，研究者做出了解释——因为微纳米气泡表面携带有微弱的负电荷，使溶液中的微纳米气泡之间具有排斥阻力，从而促进了微纳米气泡的稳定，避免了微纳米气泡之间的聚结和破裂，从而也阻止了更大的气泡的形成。
发现了就要用起来
自微纳米气泡的存在得到确认后，微纳米气泡由于其独特的特性——尺寸小、寿命长、低浮力，高内压，以及其生成过程、物理化学和表面性质等，开始引起人们的研究兴趣。
2003年，研究者利用微纳米气泡的尺寸优势，将尺寸比较均匀的微纳米气泡与附体分子结合，产生纳米尺寸的超声造影剂。研究发现，与微纳米气泡结合的附体分子与和乳腺癌、卵巢癌等肿瘤中过度表达的肿瘤靶点有特异性的亲和力。通过与微纳米气泡结合获得的这种新型靶向超声造影剂，在肿瘤早期定量诊断和靶向治疗方面，具有潜在的应用前景。也就是从这时起，各种实验室规模的微纳米气泡研究开始了。

用纳米气泡作超声造影剂孵育的细胞图像|参考文献[2]
2016年，研究者通过实验证明了微纳米气泡水还可以用于提高种子的发芽率。在溶液的酸碱度达到一定值时，微纳米气泡变得不再稳定，从而发生破裂塌陷，在塌陷的瞬间微纳米气泡会产生活性氧化物种。单位体积的水中微纳米气泡的数量越多，产生活性氧化物种的含量越高。在相同的溶解氧浓度下，有研究者用蒸馏水、高密度纳米气泡水和低密度纳米气泡水重复进行了菠菜种子和胡萝卜种子萌发实验，结果两种纳米气泡水均能提高种子的发芽率，低密度气泡水效果最好，种子发芽率相较于蒸馏水来说提高了15个百分点。
除此之外，微纳米气泡还可应用于提升水质净化效率。大量的实验证据表明，气泡对颗粒的收集效率和浮选效率随气泡尺寸的减小而增加。在通过气泡对颗粒浮选的过程中，当气泡的尺寸从655微米减小到75微米时，气泡对颗粒的聚集效率整整提高了100倍，大大提高了水质净化效率。
不仅如此，微纳米气泡水还可用于水质的消毒。
微纳米气泡在崩塌产生活性氧化物种的同时还伴随有湍流的产生，二者为水质消毒和净化提供了巨大的潜力。有研究表明与传统的臭氧消毒相比，用同样含量的臭氧制备的微纳米气泡对大肠杆菌的消毒效果要好得多。在这个过程中，微纳米气泡坍塌产生的活性氧化物种和冲击波被认为是大肠菌群灭活的主要原因。
然而，实验室规模的研究表明，微纳米气泡的产生以及用于水消毒的成本仍然高于传统的氯化和臭氧处理。这也是微纳米气泡没有普及的主要原因之一。
未来，如果微纳米气泡水能够大规模普及，不仅洗菜洗碗能省下好多力气，这种绿色消毒技术也能对环境保护做出极大的贡献。
参考文献
[1]Agarwal,A.,Ng,W.J.andLiu,Y.2011.Principleandapplicationsofmicrobubbleandnanobubbletechnologyforwatertreatment.Chemosphere84(9),1175-1180.