纳米气泡（Nanobubbles, NBs）是直径介于 1-1000 nm 之间的微纳气泡，其的概念最早起源于 19 世纪 80 年代初，其雏形来自科学家对疏水界面作用力的一次意外发现 ——科研人员在测定两疏水界面间作用力时，发现了无法用经典理论解释的疏水长程引力，由此提出 “纳米气泡可能存在” 的推测。由于该推测与经典热力学及统计力学中 “气泡在纳米尺度下会快速溶解” 的理论相悖，其存在性与稳定性长期处于学界争议的核心。直至 2000 年，胡钧课题组借助先进纳米成像技术，首次捕获到固-液界面纳米气泡的可视化图像，为其客观存在提供了直接证据，彻底打破了该领域的认知僵局。随着表征技术的发展，纳米气泡的独特理化特性被逐步揭示，其在多领域的应用潜力也得到广泛关注，成为近年来微观界面科学与应用技术交叉领域的研究热点。
 

纳米气泡核心理化特性显著区别于常规微米级气泡：其一，比表面积较常规气泡提升 1-3 个数量级，每升水体中总表面积可达数百平方米，为气液传质提供充足界面；其二，依斯托克斯定律，上升速率仅 1-100 μm/s，较常规气泡低 2-4 个数量级，可在液体中停留数小时至数天；其三，气液界面形成双电层结构，表面 zeta 电位为 - 10~-60 mV，通过静电排斥维持分散稳定性，且能吸附带电粒子；其四，突破经典热力学预测，凭借静电屏障、气液平衡及水化层保护，稳定存在时长远超常规气泡；其五，高比表面积与低上升速率协同作用，使气体溶解效率达常规气泡的 20-50 倍，显著提升液体中溶解气体浓度，成为多领域应用的核心支撑。

纳米气泡具有比表面积大、上升速率低、表面电荷富集、稳定性优异及气体溶解效率高等核心特性，这些本征优势使其在水产养殖、污水处理、农业种植、医疗美容及食品加工等多个领域展现出显著应用价值。

1. 水产养殖领域​：传统水产养殖中，曝气设备产生的常规气泡因上升速率快、溶解效率低，导致水体氧利用率通常不足 10%，难以满足高密度养殖的需求。纳米气泡增氧技术通过将氧气转化为高稳定性纳米气泡，使水体溶解氧浓度维持在 8-12 mg/L，氧利用率提升至 30% 以上。长期停留的纳米气泡不仅能为鱼虾提供充足氧气，还能通过表面电荷吸附水体中的氨氮、亚硝酸盐等有害物质，改善养殖环境。

2. 污水处理领域​：纳米气泡在污水处理中主要通过 “吸附-氧化” 协同作用实现水质净化。一方面，其表面电荷可高效吸附污水中的悬浮颗粒物（SS）、重金属离子（如 Cu²⁺、Pb²⁺）及有机污染物（如染料、酚类），吸附效率较常规絮凝技术提升 30%-50%[9]；另一方面，当通入臭氧、氧气等气体时，纳米气泡可在界面形成高浓度活性氧（如羟基自由基・OH），实现对难降解有机物的氧化分解，同时兼具杀菌消毒功能。

3. 农业种植领域​：土壤板结、根系缺氧是制约作物生长的关键问题。纳米气泡灌溉技术通过向灌溉水中通入纳米气泡，可显著改善土壤透气性：纳米气泡在土壤孔隙中缓慢上升，能将氧气输送至深层土壤，使根系周围溶解氧浓度提升至 5-8 mg/L，根系呼吸强度提高 30%-60%[10]。同时，纳米气泡表面的电荷可促进土壤中养分（如氮、磷、钾）的活化，提升作物养分吸收效率。​

4. 医疗美容领域​：纳米气泡的微小尺寸使其可穿透皮肤角质层，进入毛孔内部（毛孔直径约 50-100 μm），实现深层清洁。其表面电荷可吸附毛孔内的污垢、老化角质及油脂，清洁效果较常规洁面产品更彻底，且温和无刺激。此外，氧气纳米气泡可向皮肤真皮层输送氧气，改善皮肤微循环，促进细胞新陈代谢，辅助缓解痤疮、暗沉等问题。

5. 食品加工领域​：在饮料加工中，纳米气泡可替代常规气泡，使饮品口感更细腻清爽。研究表明，含纳米气泡的碳酸饮料、啤酒等产品，气泡破裂时的感官体验更柔和，且气泡持续时间更长。在烘焙食品中，纳米气泡可作为天然 “成孔剂”，使面团发酵更均匀，成品内部孔隙细密，蓬松度提升 20%-30%，同时延长保鲜期 3-5 天。此外，纳米气泡还可用于食品灭菌，通过臭氧纳米气泡对果蔬、肉类进行清洗，可有效杀灭表面细菌（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌），灭菌率达 99% 以上，且无化学残留。

纳米颗粒跟踪分析（NTA）技术是基于激光散射与布朗运动原理的单颗粒表征技术，其针对纳米气泡的检测优势与技术适配性尤为突出 —— 既精准匹配纳米气泡 1-1000 nm 的尺度范围，又能适配其气液分散体系的动态特性，还可应对实际应用中复杂基质的干扰，成为揭示纳米气泡理化特性的关键手段。相较于动态光散射（DLS）等传统群体表征技术，NTA 突破了 “平均化数据” 的局限，通过激光照射样品后捕捉单个纳米气泡的散射光点，结合高速摄像技术记录气泡的布朗运动轨迹，再利用斯托克斯 - 爱因斯坦方程精准计算每个气泡的粒径，实现对纳米气泡粒径分布的精细化解析，尤其能清晰识别小粒径气泡的占比，而这部分气泡正是保障气体溶解效率的核心，传统技术往往难以精准捕捉。

四度科学仪器LighTracker

LighTracker 是四度科学仪器匠心打造的新一代纳米颗粒跟踪分析仪（NTA），是面向纳米材料研发、生物医药分析、环境毒理学研究等领域的高精度检测工具，可在几分钟内为科研工作者提供全面且精准的纳米颗粒表征数据，助力相关领域研究突破技术瓶颈。

该仪器不仅能精准呈现纳米颗粒的粒径分布，涵盖最小粒径、最大粒径及各粒径区间颗粒数量占比，还兼具荧光纯度检测与 Zeta 电位测量能力，为纳米药物载体制备、细胞外囊泡分析等关键研究提供核心数据支撑。同时，LighTracker 可实时追踪不同环境下纳米颗粒的浓度变化，直观剖析其在环境及反应体系中的扩散、迁移、转化与降解过程，为纳米材料研发、纳米药物疗效评估及纳米环境毒理学研究筑牢数据基础。凭借自身强大的性能，LighTracker精准匹配纳米气泡的检测需求

1. 粒径方面：LighTracker 的 NTA 模式粒径检测范围为 10nm-2μm，常规实验可覆盖 30-500nm 区间，完全适配纳米气泡 10-1000nm 的典型粒径范围，能精准输出纳米气泡的最小粒径、最大粒径及各粒径区间的数量占比，清晰呈现纳米气泡的粒径分布特征，解决了传统方法对小粒径纳米气泡识别不足的问题。

2. 浓度方面：LighTracker浓度检测范围为 E5-E9 个 /mL（常规实验 E7-E8个 /mL），可适配不同制备工艺下纳米气泡的浓度跨度，既能检测高浓度制备体系，也能精准捕捉低浓度环境中纳米气泡的浓度变化，同时支持实时追踪纳米气泡在溶液中的扩散、溶解、团聚等过程的浓度动态，为研究其稳定性提供核心数据。

3. 稳定性方面：仪器集成 Zeta 电位测量模块，而纳米气泡的长期稳定存在与其表面 Zeta 电位密切相关（通常为负电位）。通过一次进样即可同步获取纳米气泡的粒径、浓度及 Zeta 电位数据，可直观判断盐离子、pH 等环境因素对纳米气泡分散稳定性的影响，无需多次换样检测，大幅提升实验效率。

4. 高灵敏度：搭载先进 AI 算法的 Lightracker 可精准识别小尺寸、散射光强较弱的纳米气泡样品，同时支持单颗粒布朗运动轨迹追踪，能有效区分多分散纳米气泡体系（如不同粒径的界面纳米气泡与体相纳米气泡混合体系），且受大颗粒干扰极小，相比传统动态光散射（DLS）技术，数据分辨率和准确性更高。

5. 动态监测：仪器具备15℃-80℃（精度 ±0.1℃）的精准温控能力，可模拟不同温度环境对纳米气泡稳定性的影响；同时能实时可视化监测纳米气泡的聚集、分散等动态行为，完成多环境变量下的机制研究。