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

Traduttore: Martina Tortorici Revisore: Anna Cristiana Minoli

Alcuni anni fa stavo visitando Parigi

e camminavo lungo la Senna in un bel pomeriggio estivo.

Ho visto bolle giganti galleggiare sulla riva,

Some years ago, I was visiting Paris

come questa.

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

Un attimo dopo, è scoppiata ed è sparita.

I saw giant bubbles floating on the riverbank,

Erano due artisti di strada a farle, circondati da una folla.

like this one.

The next moment, it popped and was gone.

Chiaramente si guadagnavano da vivere chiedendo offerte

e vendendo due bastoncini legati da due nastri.

Making them were two street performers surrounded by a crowd.

Quando ero lì,

They visibly make a living by asking for donations

vidi un signore comprare un paio di bastoncini per 10 euro

and by selling pairs of sticks tied with two strings.

e la cosa mi sorprese.

Sono una scienziata appassionata di bolle.

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

So che il trucco per creare bolle giganti

which surprised me.

è la giusta miscela di acqua e sapone.

I am a scientist who is passionate about bubbles.

Non dipende dai bastoncini,

I know the right trick to make the giant bubbles

che possono essere utili,

ma che si possono anche fare facilmente in casa.

is the right soapy water mixture itself --

Concentrarsi sui bastoni non ci fa vedere che il vero strumento è la bolla in sé.

not the sticks,

which may be needed,

but you can easily make them at home.

Le bolle sembrano solo un gioco per bambini,

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

ma possono essere davvero strabilianti.

Bubbles might seem like something just children make while playing,

Le bolle si prestano ad affascinanti usi scientifici,

per esempio come strumenti per risolvere problemi.

but sometimes it can be really stunning.

Vorrei condividere con voi

However, there are more fascinating science to bubbles,

un paio di storie sulla scienza del fare le bolle

such as problem-solving tools.

e sulla scienza di eliminare quelle microscopiche.

So I would like to share with you

a few stories about the science of creating bubbles

Visto che è sullo schermo, cominciamo con la bolla di sapone.

and the science of eliminating the microscopic ones.

È fatta di sostanze molto comuni:

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

aria, acqua, sapone, nella giusta miscela.

Si vede sempre cambiare il colore delle bolle di sapone.

It is made from very common substances:

air, water, soap, in the right mixture.

È dovuto all’interazione con la luce in varie direzioni

e alla variazione del loro spessore.

You can see soap bubbles constantly changing their colors.

Una delle sostanze comuni, la molecola d’acqua,

This is due to the interaction with light at various directions

è formata da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, H2O.

and the changes of their thickness.

One of the common substances, water molecules,

Su molte superfici,

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

le gocce d’acqua tendono a curvarsi all’interno,

formando una semi-sfera.

Questo perché la superficie della goccia è come un foglio elastico.

On most surfaces, water droplets tend to curve inwards,

forming a semihemisphere shape.

Le molecole d’acqua in superficie sono costantemente tirate all’interno

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

dalle molecole al centro.

Questa elasticità viene chiamata “tensione superficiale”.

The water molecule on the surface is constantly being pulled inwards

by the molecule at the center.

Se aggiungiamo il sapone,

le sue molecole riducono la tensione superficiale dell’acqua,

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

rendendola più elastica e facilitando la formazione di bolle.

Now by adding soap,

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

Si può pensare a una bolla

come a una solutrice di problemi matematici.

making it more elastic and easier to form bubbles.

La si vede provare continuamente a raggiungere la perfezione geometrica.

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

La sfera, per esempio, è la forma con la minor area superficiale

You see it relentlessly trying to achieve geometry perfection.

per un dato volume.

Per questo una singola bolla ha sempre forma sferica.

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

Ve lo dimostro.

for a given volume.

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

Let me show you. Check it out.

Questa è una bolla sola.

Quando due bolle si toccano,

possono risparmiare materiale condividendo una parete.

This is a single bubble.

When two bubbles touch each other,

they can save materials by sharing a common wall.

Quando si aggiungono più e più bolle,

la loro geometria cambia.

Queste quattro bolle sono raggruppate.

Si incontrano in un punto al centro.

When more and more bubbles are added together,

their geometry changes.

These four bubbles are added together.

They meet at one point at the center.

Quando si raggruppano sei bolle,

un cubo magico appare nel centro.

(Applausi)

When six bubbles are added together,

a magical cube appears at the center.

Questo è il lavoro della tensione superficiale,

(Applause)

che cerca di trovare la geometria più efficace.

That is surface tension at work,

Fatemi fare un altro esempio.

trying to find the most effective geometry arrangement.

Questo è un oggetto molto semplice.

Now, let me give you another example.

È composto da due strati di plastica

connessi da quattro perni.

This is a very simple prop.

Immaginiamo che i perni rappresentino quattro città ugualmente distanti

This is made from two layers of plastic

with four pins connected to each other.

e che si vogliano costruire strade per connetterle.

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

La mia domanda è:

qual è la distanza minore per connettere le quattro città?

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

Scopriamo la risposta immergendolo in acqua e sapone.

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

Ricordate, la forma della bolla di sapone cercherà sempre

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

di minimizzare la propria superficie

con una disposizione geometrica perfetta.

Remember, the soap bubble forms will always try to minimize

La soluzione potrebbe essere inaspettata.

their surface area

with a perfect geometry arrangement.

La minor distanza per connettere le quattro città

So the solution might not be something you expected.

è 2,73 moltiplicato per la distanza di queste due città.

The shortest length to connect these four cities

(Applausi)

is 2.73 times the distance between these two cities.

Avete capito l’idea.

La forma della bolla di sapone cercherà di minimizzare la propria superficie

(Applause)

con una disposizione geometrica perfetta.

Now you've got the idea.

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

Ora guardiamo le bolle da un’altra prospettiva.

with a perfect geometry arrangement.

Mia figlia Zoe ama visitare gli zoo.

Now, let us look at bubbles in another perspective.

Il Covo dei Pinguini al Marwell Zoo,

nell’Inghilterra meridionale, è il suo preferito.

My daughter, Zoe, loves visiting zoos.

Lì può vedere i pinguini nuotare velocemente sott’acqua.

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

Un giorno ha notato che il corpo dei pinguini

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

lascia una scia di bolle quando nuotano

e mi ha chiesto come mai.

One day, she noticed that the body of penguins

Amimali e uccelli come i pinguini,

che passono molto tempo sott’acqua,

leaves a trail of bubbles when they swim

and asked why.

hanno sviluppato un modo ingegnoso di sfruttare le bolle

Animals and birds like penguins

that spend a lot of their time under the water

per ridurre la densità dell’acqua.

have evolved an ingenious way of utilizing the capability of bubbles

Si pensa che i pinguini imperatore possano tuffarsi

fino ad alcune centinaia di metri sotto la superficie del mare.

to reduce the density of water.

Si pensa che raccolgano aria sotto le piume

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

prima di tuffarsi

below the sea surface.

e che poi la rilascino progressivamente sotto forma di una nuvola di bolle.

They are thought to store the air under their feathers

Ciò riduce la densità dell’acqua intorno a loro,

before they dive

and then progressively release it as a cloud of bubbles.

rendendo più facile il nuotarvi attraverso

e aumentando la loro velocità almeno del 40 per cento.

This reduces the density of water surrounding them,

making it easier to swim through

I costruttori di navi hanno notato questa abilità.

and speed up their swimming speed at least 40 percent.

Parlo delle grandi navi,

This feature has been noticed by the ship manufacturers.

quelle usate per trasportare migliaia di container attraverso l’oceano.

I am talking about the big ships here,

È stato da poco sviluppato

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

un sistema di lubrificazione ad aria

ispirato dai pinguini.

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

In questo sistema, si producono tante bolle d’aria

e le si ridistribuiscono per tutta la nave

inspired by the penguins.

In this system, they produce a lot of air bubbles

come un tappeto d’aria che riduce la resistenza dell’acqua

and redistribute them across the whole of the ship,

quando una nave si muove.

Ciò riduce il consumo d’energia della nave

like an air carpet that reduces the water resistance

fino al 15 per cento.

when a ship is moving.

This feature cuts off the energy consumption for the ship

Si possono anche usare le bolle in medicina.

Possono anche avere un ruolo in medicina,

up to 15 percent.

per esempio come metodo non invasivo

Bubbles can also be used for medicines.

per somministrare medicine e geni

It can also play a role in medicines,

a una specifica parte del corpo.

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

Immaginate una micro-bolla

riempita con un miscuglio di medicine e agenti magnetici

to a specific part of the body.

e iniettata nel nostro sistema circolatorio.

Imagine a microbubble

Le bolle si muoveranno verso l’obiettivo.

filled with a mixture of drugs and magnetic agents

Ma come fanno a sapere dove andare?

being injected into our bloodstream.

Perché ci abbiamo messo un magnete.

Per esempio in questa parte della mia mano.

The bubbles will move to the target areas.

Quando le bolle arrivano alla mia mano,

But how do they know where to go?

Because we placed a magnet there.

le possiamo far scoppiare con gli ultrasuoni

For instance, this part of my hand.

When the microbubbles move to this part of my hand,

e rilasciare la medicina proprio là dove ci serve.

we can pop it via ultrasound

Ho parlato della scienza di fare le bolle,

and release the drug exactly where it's needed.

ma ogni tanto ci serve rimuoverle.

Now, I mentioned about the science of creating bubbles.

Questo fa parte del mio lavoro.

L’esatto nome del mio lavoro è

But sometimes we also need to remove them.

scienziato della formulazione d’inchiostri.

That's actually part of my job.

Ma non lavoro sull’inchiostro che si usa per scrivere.

My exact job title is "ink formulation scientist."

Lavoro su alcune applicazioni interessanti

come il fotovoltaico organico, OPV,

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

e diodi organici emettitori di luce, OLED.

I'm working on some cool applications

Parte del mio lavoro consiste nel capire come e perché dobbiamo rimuovere le bolle

such as organic photovoltaics, OPVs,

and organic light-emitting diodes, OLEDs.

dagli inchiostri che la mia azienda produce.

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

Durante il processo di miscelazione della formulazione,

il nostro processo di preparazione,

from the ink that my company produces.

mescoliamo ingredienti attivi, solventi e additivi

During the formulation-mixing process,

per ottenere le formulazioni con le proprietà che vogliamo

or preparation process,

we mix active ingredients, solvents and additives

quando si usa l’inchiostro.

Ma come quando si prepara un drink

in order to achieve the formulations with the properties we want

o una torta,

è inevitabile che alcune bolle d’aria restino intrappolate nell’inchiostro.

when the ink is being used.

But just like you would make drinks

Qui si parla di una dimensione diversa

or bake cakes,

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

rispetto alle bolle che ho visto a Parigi.

Le bolle intrappolate nell’inchiostro

Here, we are talking about a different space

variano da pochi millimetri

from the bubbles I'd seen in Paris.

a pochi micrometri,

o addirittura a pochi nanometri.

The bubbles that are trapped inside those inks

E ciò che ci preoccupa

vary between a few millimeters,

sono l’ossigeno e l’umidità che restano intrappolati.

a few microns

or even a few nanometers in size.

A queste grandezze, rimuoverle non è facile.

And what we are concerned about

is the oxygen and the moisture that is trapped inside.

Ma è importante,

per esempio, per gli inchiostri dei diodi organici emettitori di luce

At this size scale, removing them is not easy.

che si usano per produrre gli schermi degli smartphone, per esempio.

But it matters,

for instance, for organic light-emitting diodes inks

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

Dovrebbe durare molti anni,

ma se ci sono ossigeno e umidità nell’inchiostro che usiamo

e non vengono rimossi,

It's supposed to last for many years,

si possono vedere macchie scure apparire rapidamente nei pixel.

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

[which] are not being removed,

Una sfida del rimuovere le micro-bolle

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

è che loro non collaborano.

Now, one challenge we face in removing the microbubbles

A loro piace stare là,

a bagno nell’inchiostro senza muoversi molto.

is that they are not very cooperative.

Ma allora come le cacciamo via?

They like to sit there,

Una tecnologia che usiamo

bathing in the ink without moving much.

è quella di spingere l’inchiostro lungo un tubicino lungo e stretto

But how do we kick them out?

con una parete porosa,

One technology we use

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

che viene messo sotto vuoto,

in modo che le bolle vengano spinte fuori dall’inchiostro

with a porous wall,

e rimosse.

and we place the tubes inside the vacuum chamber,

Una volta rimosse le bolle dall’inchiostro che produciamo,

so that the bubbles can be squeezed out from the ink

and be removed.

è tempo di festeggiare.

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

Stappiamo uno champagne frizzante.

it is time for celebration.

Let's open a bubbling champagne.

Ooh, questo sarà divertente!

(Risate)

Uooooh!

Ooh, this is going to be fun!

(Applausi)

(Laughter)

Woooo!

Avete visto tante bolle uscire dalla bottiglia di champagne.

(Applause)

Queste bolle sono piene di anidride carbonica,

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

un gas prodotto durante la fermentazione del vino.

These are the bubbles filled with carbon dioxide,

Fatemene versare un po’.

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

Non posso perdere l’occasione.

Let me pour some out.

I can't miss the chance.

Penso sia abbastanza.

(Risata)

Ecco, si vedono tante micro-bolle

I guess it's enough.

(Laughter)

muoversi dal fondo del bicchiere alla superficie dello champagne.

Here, I can see a lot of microbubbles

Prima di scoppiare,

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

spruzzeranno goccioline con molecole di aroma

e intensificheranno il sapore dello champagne,

Before it pops,

it will jet tiny droplets of aroma molecules

facendocelo gustare ancora di più.

and intensify the flavor of champagne,

In qualità di scienziata con la passione per le bolle

making us enjoy much more the flavor of champagne.

amo vederle,

amo giocarci

e amo studiarle.

As a scientist who is passionate about bubbles,

Inoltre, amo berle!

I love to see them,

Grazie.

(Applausi)

I love to play with them,

and I love to study them.

And also, I love to drink them.

Thank you.

(Applause)