A buborékok szerepe a tudományban: kavitáció, szonokémia és orvosi alkalmazások

Nagy Dániel

A buborékok számos tudományterületen megjelennek, a műszaki tudományoktól egészen az orvostudományig. A legtöbb esetben a buborékok létrejötte nem kívánatos; például ha mikrobuborékok jelennek meg egy szivattyú lapátjainál, az kavitációhoz vezethet, amely hirtelen nyomásváltozás okozta összeomlást jelent, és amely a lapát károsodását okozhatja.

Azonban a kavitáció szabályozásával a buborékok hasznos célokra is felhasználhatók. Például akusztikus gerjesztéssel kavitáció hozható létre, amely során a buborékok összeomlása néhány nanoszekundum alatt megy végbe. Ilyenkor a buborék belsejében a hőmérséklet több ezer fokra is emelkedhet, ami kémiai reakciókat indíthat be. Ezt az eljárást szonokémiának nevezik, melynek lényege az akusztikus kavitáció alkalmazása kémiai folyamatok során.

Buborékokat az orvostudomány is alkalmaz. Ha lézert irányítanak folyadékba, lokálisan plazma jön létre, amely a nyomáskülönbség hatására kitágul, és nagy erősségű lökéshullámot generál. A plazma lehűlésével buborék keletkezik, a lökéshullám pedig felhasználható például vesekövek eltávolítására. Ezt az eljárást lézeres litotripsziának nevezik.

Lézeres szemműtétek során, szintén buborék keletkezik a besugárzás helyén, és hasonló módon lökéshullám jelenik meg. Azonban lézeres szemműtéteknél a lökéshullám nem kívánatos, mivel az károsíthatja a szemlencsét.

Előadásomban bemutatom, mely területeken használhatók a buborékok, és röviden kitérek ezek vizsgálatának lehetőségére, amely a PhD témám részét képezi.