Cairan superkritis yang dahulu dianggap seragam ternyata mengandung kluster cairan
Fluid superkritis merujuk pada keadaan di mana suhu dan tekanan suatu zat melebihi titik kritisnya, di mana tidak ada perbedaan antara fase cair dan gas. Secara tradisional, hal ini dianggap sebagai satu fase yang seragam. Namun, sebuah tim peneliti dari POSTECH (Pohang University of Science and Technology) secara eksperimen menunjukkan pemisahan fase nonequilibrium dalam fluida superkritis dengan mengamati “kluster cair” berukuran nanometer yang bertahan hingga satu jam.
Berlangganan ke kaminewsletteruntuk pembaruan berita teknologi terbaru.
Tim penelitian yang dipimpin oleh Profesor Gunsu Yun dari Divisi Teknik Nuklir Lanjutan dan Departemen Fisika di POSTECH, bekerja sama dengan kelompok Dr. Jong Dae Jang di Institut Penelitian Energi Atom Korea (KAERI), Profesor Min Young Ha di Universitas Kyung Hee, dan tim Dr. Changwoo Do di Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL) di Amerika Serikat, secara eksperimen memverifikasi keberadaan nano-kelompok yang ada secara terpisah dalam keadaan cair di dalam fluida superkritikal yang sebelumnya dianggap sebagai fase seragam.
Eksperimen ini menggunakan instrumen Small-Angle Neutron Scattering (SANS) di fasilitas penelitian neutron Korea, HANARO.
Studi telah dilakukanditerbitkandiFisika Komunikasi.
Cairan superkritik, yang muncul ketika suhu dan tekanan melebihi titik kritis, telah lama dipahami sebagai keadaan seragam tanpa pemisahan fase, di mana batas antara cairan dan gas menghilang.
Studi simulasi terbaru menunjukkan bahwa, di bawah kondisi kesetimbangan (dengan suhu, tekanan, dan konsentrasi tetap), fluida superkritis mungkin mengandung daerah sub yang menyerupai “keadaan seperti gas” dan “keadaan seperti cairan”. Namun, masih sedikit yang diketahui tentang kemungkinan pemisahan fase dalam fluida superkritis di bawah kondisi tidak seimbang yang umum terjadi dalam aplikasi industri di mana tekanan dan suhu berubah secara cepat.
Dalam studi ini, tim memampatkan gas krypton di bawah tekanan tinggi untuk menghasilkan cairan superkritis dan mengamati perubahan sinyal hamburan neutron secara dekat seiring berjalannya waktu.
Mereka memastikan keberadaan kluster dengan ukuran rata-rata 1,3 nanometer yang memiliki sifat seperti cairan—kira-kira sesuai dengan agregat sekitar 30 atom krypton. Kluster ini secara mengejutkan bertahan selama lebih dari satu jam sebelum menghilang.
Temuan ini membantah anggapan umum bahwa fluida superkritis hanya ada sebagai satu fase, memberikan bukti eksperimen pertama yang menunjukkan bahwa lingkungan dinamis dapat menghasilkan fenomena pemisahan fase.
Mendiagnosis dan mengendalikan pemisahan fase nonequilibrium ini dapat memungkinkan desain dan pengendalian proses fluida superkritikal yang lebih presisi. Dalam praktiknya, sebagian besar penggunaan industri dari fluida superkritikal melibatkan kondisi aliran nonequilibrium. Dengan kondisi demikian, kluster cair kecil dapat secara signifikan memengaruhi efisiensi pembersihan, kelarutan, dan transfer panas.
Insight-insight ini memiliki implikasi penting bagi berbagai industri, termasuk pembersihan semikonduktor, manufaktur farmasi, pengolahan makanan, sistem termal-fluida di pembangkit listrik tenaga uap, dan pengembangan mesin roket.
Selain itu, temuan ini juga dapat membantu menjelaskan fenomena aliran serupa dalam lingkungan ekstrem alami, seperti atmosfer superkritik Venus atau cairan bertekanan tinggi dan suhu tinggi di dalam kerak Bumi.
Profesor Yun berkata, “Ini adalah verifikasi eksperimental pemisahan fase dari kluster cair berukuran nano dalam fluida superkritis nonequilibrium, yang pertama kali diperkirakanbeberapa tahun yang lalu.
Temuan kami tidak hanya memberikan wawasan tentang optimasi proses industri tetapi juga tentang pemahaman lingkungan alami ekstrem seperti atmosfer planet gas raksasa dan cairan di bawah permukaan Bumi.
Informasi lebih lanjut:Juho Lee dkk, Bukti eksperimen tentang pemisahan fase non-kesetimbangan dalam cairan superkritis,Fisika Komunikasi(2025).DOI: 10.1038/s42005-025-02263-2
Disediakan oleh Pohang University of Science and Technology
Cerita ini pertama kali diterbitkan diBisakimia.
- Cairan superkritis yang dahulu dianggap seragam ternyata mengandung kluster cairan - November 23, 2025
- Menteri Mukhtarudin Menginspirasi Siswa SMK Pasim Sukabumi dengan ‘Go Global!’ - November 23, 2025
- Orang yang Lebih Sering Mengamati daripada Berbicara Biasanya Memiliki Kecerdasan Emosional Tinggi - November 23, 2025
Leave a Reply