The fascinating science of bubbles, from soap to champagne | Li Wei Tan

Translator: Anne Hessellund Reviewer: Jette Thrane

Some years ago, I was visiting Paris

For nogle år siden besøgte jeg Paris

and walking along the Seine River during a beautiful summer afternoon.

og på en smuk solrig eftermiddag mens jeg gik langs floden Seinen

I saw giant bubbles floating on the riverbank,

så jeg nogle kæmpebobler, der flød på flodbredden.

like this one.

ligesom denne.

The next moment, it popped and was gone.

I næste øjeblik bristede de, og var forsvundet.

Making them were two street performers surrounded by a crowd.

Det var to gade-kunstnere omringet af en gruppe mennesker der lavede dem.

They visibly make a living by asking for donations

De levede øjensynligt af at spørge om donationer

and by selling pairs of sticks tied with two strings.

og at sælge pinde-par bundet sammen med to stykker snor.

When I was there, a man bought a pair of sticks for 10 euros,

Mens jeg var der, kom der en mand, der købte et pindepar for 10 Euro,

which surprised me.

hvilket overraskede mig.

I am a scientist who is passionate about bubbles.

Jeg er en forsker med passion for bobler.

I know the right trick to make the giant bubbles

Jeg ved at hemmeligheden bag kæmpebobler

is the right soapy water mixture itself --

er den korrekte blanding af sæbevand

not the sticks,

ikke pindene,

which may be needed,

som kan være nødvendige,

but you can easily make them at home.

men vi nemt kan lave derhjemme.

Focusing on the sticks makes us not see that the real tool is the bubble itself.

Fokus på pindene gør, at vi ikke ser, at det egentlige redskab, er boblen selv.

Bubbles might seem like something just children make while playing,

Bobler opfattes normalt som noget børn leger med.

but sometimes it can be really stunning.

men sommetider kan bobler være virkelig betagende.

However, there are more fascinating science to bubbles,

Men, der er en meget fascinerende videnskab omkring bobler.

such as problem-solving tools.

såsom problem-løsnings værktøjer.

So I would like to share with you

Så jeg vil gerne dele

a few stories about the science of creating bubbles

et par historier om videnskaben bag bobler

and the science of eliminating the microscopic ones.

og videnskaben bag eliminering af de mikroskopiske.

Since it's up on the screen, let's start with the soap bubble.

Da det allerede er på skærmen, så lad os starte med sæbebobler.

It is made from very common substances:

De er lavet af meget almindelige ingredienser:

air, water, soap, in the right mixture.

luft, vand, sæbe, i den korrekte sammensætning.

You can see soap bubbles constantly changing their colors.

Du kan se, at sæbebobler konstant skifter farve.

This is due to the interaction with light at various directions

Det er på grund af deres interaktion med lys fra forskellige retninger

and the changes of their thickness.

og ændringer af deres tykkelse.

One of the common substances, water molecules,

En af de almindelige ingredienser: vandmolekylet,

are formed by two atoms of hydrogen and one atom of oxygen -- H2O.

er formet af to atomer af hydrogen og et atom af oxygen... H2O

On most surfaces, water droplets tend to curve inwards,

På de fleste overflader har vanddråber tendens til at bøje indad

forming a semihemisphere shape.

og dermed forme en halvkugle.

This is because the water droplet's surface is like an elastic sheet.

Det er fordi vanddråbernes overflade er elastiske.

The water molecule on the surface is constantly being pulled inwards

Vandmolekylerne på overfladen bliver konstant trukket indad

by the molecule at the center.

af molekylet i centrum.

And the quality of the elasticity is what we call "surface tension."

og kvaliteten af elasticiteten er det, vi kalder overfladespænding.

Now by adding soap,

Ved at tilsætte sæbe,

what happens is the soap molecule reduces the surface tension of water,

reducerer sæbemolekylet overfladespændingen af vanddråberne

making it more elastic and easier to form bubbles.

hvilket gør det mere elastisk og lettere at forme til bobler.

You can think of a bubble as a mathematical problem-solver.

Du kan tænke på bobler som en matematisk problemløser.

You see it relentlessly trying to achieve geometry perfection.

Du ser at boblen ubønhørligt prøver at opnå perfekt geometrisk form.

For instance, a sphere is the shape with the least surface area

F.eks. er en kugle den form, der har mindst overflade areal

for a given volume.

for en given volumen.

That's why a single bubble is always in the shape of a sphere.

Det er derfor at en enkelt boble altid er kugleformet.

Let me show you. Check it out.

Lad mig vise dig. Prøv det.

This is a single bubble.

Dette er en enkelt boble.

When two bubbles touch each other,

Når to bobler rører hinanden,

they can save materials by sharing a common wall.

kan de spare overflade-materiale ved at dele en væg imellem sig.

When more and more bubbles are added together,

Når flere og flere bobler bliver lagt sammen,

their geometry changes.

ændres deres geometriske form.

These four bubbles are added together.

Når fire bobler bliver lagt sammen

They meet at one point at the center.

mødes de i et punkt ved centrum.

When six bubbles are added together,

Når seks bobler bliver lagt sammen,

a magical cube appears at the center.

opstår der en magisk terning i centrum.

(Applause)

(Klapsalve)

That is surface tension at work,

Det er overfladespændingens arbejde,

trying to find the most effective geometry arrangement.

at prøve at finde den mest effektive geometriske form.

Now, let me give you another example.

Lad mig give dig et andet eksempel.

This is a very simple prop.

Dette er en meget simpel test

This is made from two layers of plastic

Den er lavet af to plader af plastik

with four pins connected to each other.

med fire pinde mellem de to plader.

Imagine these four pins represent four cities that are equally apart,

Forestil dig de fire pinde repræsenterer fire byer, som er lige langt fra hinanden,

and we would like to make roads to connect these four cities.

og tænk at vi vil lave veje til at forbinde de fire byer med hinanden.

My question is: What is the shortest length to connect these four cities?

Mit spørgsmål er: Hvad er den korteste vej mellem de fire byer?

Let's find out the answer by dipping it into the soapy water.

Lad os finde ud af svaret ved at dyppe vores test ned i sæbevandet.

Remember, the soap bubble forms will always try to minimize

Husk, at sæbebobler altid vil prøve at danne former, der minimere

their surface area

deres overflade areal

with a perfect geometry arrangement.

med en optimal geometrisk form.

So the solution might not be something you expected.

Løsningen er måske ikke helt den du forventede.

The shortest length to connect these four cities

Den korteste længde til at forbinde disse fire byer

is 2.73 times the distance between these two cities.

er 2,73 gange afstanden mellem de to byer.

(Applause)

(Klapsalve)

Now you've got the idea.

Nu ved du hvad det går ud på.

The soap bubble forms will always try to minimize their surface area

Sæbebobler vil altid prøve at minimere overfladearealet i den dannede form

with a perfect geometry arrangement.

ved at optimere det geometrisk arrangement.

Now, let us look at bubbles in another perspective.

Lad os nu se på bobler i et andet perspektiv.

My daughter, Zoe, loves visiting zoos.

Min datter, Zoe, elsker at besøge Zoo.

Her favorite spot is Penguin Cove at Marwell Zoo in Southern England,

Hendes favorit sted er pingvinernes bugt ved Marwell Zoo i Sydengland,

where she could see penguins swim at speed under the water.

hvor hun kan se pingviner svømme med høj hastighed under vandet.

One day, she noticed that the body of penguins

En dag bemærkede hun at pingvinernes krop

leaves a trail of bubbles when they swim

efterlader en række af bobler, når de svømmer

and asked why.

og hun spurgte hvorfor.

Animals and birds like penguins

Dyr og fugle som pingviner

that spend a lot of their time under the water

der bruger en stor del af deres tid under vand

have evolved an ingenious way of utilizing the capability of bubbles

har udviklet en genial måde at udnytte boblers egenskaber

to reduce the density of water.

til at reducere massefylden af vand.

Emperor penguins are thought to be able to dive a few hundred meters

Konge pingviner menes at kunne dykke nogle hundrede meter

below the sea surface.

under havoverfladen.

They are thought to store the air under their feathers

De oplagrer luft under deres fjer

before they dive

inden de dykker,

and then progressively release it as a cloud of bubbles.

og så gradvist frigøre det i en sky af bobler.

This reduces the density of water surrounding them,

Dette reducerer massefylden af vand omkring dem

making it easier to swim through

hvilket gør det nemmere at svømme gennem vandet,

and speed up their swimming speed at least 40 percent.

og gør det muligt at øge hastigheden med mindst 40%.

This feature has been noticed by the ship manufacturers.

Dette fænomen er blevet bemærket af fremstillerne af skibe.

I am talking about the big ships here,

Jeg taler her om de store skibe.

the ones that are used to transport thousands of containers across the ocean.

de skibe, der transporterer tusindvis af containere over havene.

Recently, they developed a system called "air lubricating system,"

For nyligt udviklede de et system kaldet: "luft flyde system."

inspired by the penguins.

inspireret af pingviner.

In this system, they produce a lot of air bubbles

I det system, produceres en masse luftbobler

and redistribute them across the whole of the ship,

som fordeles på tværs af hele skibet.

like an air carpet that reduces the water resistance

Som et lufttæppe reducerer dette vandets modstand

when a ship is moving.

når skibet bevæger sig.

This feature cuts off the energy consumption for the ship

Dette fænomen nedsætter energi-forbruget for skibet

up to 15 percent.

med op til 15%.

Bubbles can also be used for medicines.

Bobler kan også benyttes til medicin.

It can also play a role in medicines,

Det kan spille en vigtig rolle i medicin.

for instance, as a method for noninvasive delivery systems for drugs and genes

f.eks. som sikker transport af medicin og gener

to a specific part of the body.

til en specifik del af kroppen.

Imagine a microbubble

Forestil dig mikro-bobler

filled with a mixture of drugs and magnetic agents

fyldt med en blanding af medicin og magnetiske stoffer

being injected into our bloodstream.

bliver sprøjtet ind i vores blodårer.

The bubbles will move to the target areas.

Boblerne vil bevæge sig til destinationen.

But how do they know where to go?

Men, hvordan ved de hvor de skal hen?

Because we placed a magnet there.

Fordi vi har placeret en magnet der.

For instance, this part of my hand.

for eksempel denne del af min hånd.

When the microbubbles move to this part of my hand,

Når mikro-boblerne bevæger sig til denne del af min hånd

we can pop it via ultrasound

kan vi sprænge den med ultralyd

and release the drug exactly where it's needed.

og frigøre lægemidlet præcis der, hvor det skal bruges.

Now, I mentioned about the science of creating bubbles.

Nu har jeg forklaret lidt om emnet at lave bobler.

But sometimes we also need to remove them.

Men sommetider er vi også nødt til at fjerne bobler.

That's actually part of my job.

Det er faktisk en del af mit arbejde.

My exact job title is "ink formulation scientist."

Min eksakte erhvervstitel er: "blæk formel forsker"

But I don't work on the ink that you use for your writing pens.

Men det er ikke den type blæk, du benytter til din skriveredskaber.

I'm working on some cool applications

Jeg arbejder med nogle meget seje anvendelser

such as organic photovoltaics, OPVs,

såsom brug til solceller - Organiske PhotoVoltaik (OPVs)

and organic light-emitting diodes, OLEDs.

og brug til dioder - Organiske Lys-Emitterende Dioder (OLEDs)

Part of my job is to figure out how and why we want to remove the bubbles

Mit job er at finde ud af hvordan og hvorfor boblerne skal fjernes

from the ink that my company produces.

fra den blæk som mit firma producerer.

During the formulation-mixing process,

Gennem formel-blandings processen

or preparation process,

eller den forberedende process,

we mix active ingredients, solvents and additives

blander vi aktive stoffer, opløsningsmidler og tilsætningsstoffer

in order to achieve the formulations with the properties we want

for at opnå en formel med de egenskaber, som vi ønsker

when the ink is being used.

ved brug af blækket.

But just like you would make drinks

Men ligesom når du laver drinks

or bake cakes,

eller bager kager,

it is unavoidable that some air bubbles will be trapped inside that ink.

er det uundgåeligt at bobler fanges i blækket.

Here, we are talking about a different space

Det er dog noget ganske andet

from the bubbles I'd seen in Paris.

end de bobler jeg så i Paris.

The bubbles that are trapped inside those inks

De bobler som fanges i blækket

vary between a few millimeters,

varierer mellem nogle få millimeter

a few microns

og nogle få mikrometer

or even a few nanometers in size.

eller endda nogle få nanometer i størrelse.

And what we are concerned about

Og det der bekymrer os

is the oxygen and the moisture that is trapped inside.

er den ilt og fugt der er fanget indeni.

At this size scale, removing them is not easy.

At fjerne dem i denne skala er ikke nemt.

But it matters,

Men det betyder noget

for instance, for organic light-emitting diodes inks

f.eks. for organisk lys-emitterende diode blæk

that we can use to produce display for your smartphone, for example.

som vi bruger f.eks. til skærmen på din mobiltelefon.

It's supposed to last for many years,

Det er hensigten, at den skal holde i mange år,

but if the ink that we use has been absorbed with oxygen and moisture

men hvis den blæk, som vi benytter, har absorberet ilt og fugt,

[which] are not being removed,

og det ikke er blevet fjernet,

then we can quickly see dark spots appear in the pixels.

vil vi hurtigt se mørke pletter i flere af billedets pixel.

Now, one challenge we face in removing the microbubbles

En af de udfordringer vi har ved at fjerne mikro-bobler,

is that they are not very cooperative.

er at de ikke er særligt samarbejdsvillige.

They like to sit there,

De vil gerne blive der

bathing in the ink without moving much.

og bade i blæk uden at flytte sig meget.

But how do we kick them out?

Men hvordan sparker vi dem ud?

One technology we use

En teknologi vi bruger

is to force the ink going through a thin, long and tiny tube

er at tvinge blækken gennem et tyndt, langt og lille rør

with a porous wall,

med en porøs væg.

and we place the tubes inside the vacuum chamber,

Rørene placeres i et lufttomt rum,

so that the bubbles can be squeezed out from the ink

således at boblerne presses ud af blækken

and be removed.

og dermed fjernes.

Once we manage to remove the bubbles from the ink that we produce,

Når vi har fjernet boblerne fra den blæk vi producerer,

it is time for celebration.

er det tid til en fest.

Let's open a bubbling champagne.

Lad os åbne en flaske boblende champagne.

Ooh, this is going to be fun!

Åh, det bliver sjovt!

(Laughter)

(Latter)

Woooo!

Wauw!

(Applause)

(Klapsalver)

You could see a lot of bubbles rushing out from the champagne bottle.

Du kan se en masse bobler, som skynder sig ud af champagne flasken.

These are the bubbles filled with carbon dioxide,

Det er bobler fyldt med kuldioxid,

a gas that's been produced during the fermentation process of the wine.

en gas som bliver produceret ved fermenterings processen af vinen.

Let me pour some out.

Lad mig hælde noget op.

I can't miss the chance.

Det vil jeg ikke gå glip af.

I guess it's enough.

Jeg tænker, det er nok.

(Laughter)

(Latter)

Here, I can see a lot of microbubbles

Her, kan jeg se en masse mikro-bobler,

moving from the bottom of the glass to the top of the champagne.

der bevæger sig fra bunden af glasset til toppen af champagnen.

Before it pops,

Lige inden boblerne brister,

it will jet tiny droplets of aroma molecules

giver de fart til små dråber af smags molekyler,

and intensify the flavor of champagne,

som gør smagen af champagnen mere intens,

making us enjoy much more the flavor of champagne.

hvilket gør, at vi nyder smagen af champagnen meget mere.

As a scientist who is passionate about bubbles,

Som forsker med passion for bobler

I love to see them,

elsker jeg at iagttage dem,

I love to play with them,

jeg elsker at lege med dem,

and I love to study them.

og jeg elsker at studere dem,

And also, I love to drink them.

og jeg elsker også at drikke dem.

Thank you.

Tak.

(Applause)

(klapsalve)