Sóng siêu âm là sóng cơ học có tần số lớn hơn tần số âm nghe thấy (trên 20 kHz). Siêu âm có thể tạo nhiệt độ cao nhƣ nhiệt độ của bề mặt mặt trời và áp suất lớn nhƣ áp suất dƣới lòng đại dƣơng. Trong một vài trƣờng hợp sóng siêu âm có thể làm tăng tốc độ phản ứng lên gần một triệu lần.
Hóa học ứng dụng siêu âm gọi là âm - hóa học, nó đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu mới trong thập kỷ qua. Lịch sử của ngành âm - hóa học phát triển sau những năm 1800. Năm 1984, trên con tàu chiến cao tốc, Sir John I. Thornycroft và Sydney W. Barnaby đã phát hiện con tàu lắc dữ dội và chân vịt tàu bị ăn mòn nhanh chóng. Họ tìm hiểu và thấy có những bóng khí lớn hình thành trên chân vịt của tàu khi tàu đang chạy, sự hình thành và vỡ của những bóng khí, bằng cách tăng kích thƣớc của chân vịt và giảm vận tốc quay của chân vịt họ đã hạn chế đƣợc sự ăn mòn. Vì thế phát hiện ra đƣợc cơ chế cavitation (tạm gọi là "sự tạo và vỡ bọt").
Cavitation xảy ra không những trong sự xoáy mạnh của dòng chảy mà còn xảy ra trong trƣờng hợp chiếu xạ môi trƣờng lỏng bằng sóng siêu âm cƣờng độ cao.
Chiếu xạ siêu âm có thể làm tăng tốc độ phản ứng lên gấp nhiều lần. Ảnh hƣởng hóa học của sóng siêu âm đƣợc đƣợc chia thành ba hƣớng: âm - hóa học đồng pha sử dụng trong dung dịch lỏng, âm - hóa học dị pha sử dụng trong hệ lỏng – lỏng hay lỏng – rắn và âm học xúc tác. Do cavitation chỉ diễn ra trong môi trƣờng dung dịch nên phản ứng hóa học của hệ rắn hay rắn – khí không sử dụng chiếu xạ siêu âm đƣợc.
Sự tạo - vỡ bọt là kết quả của sự tập hợp năng lƣợng khổng lồ. Năng lƣợng sóng siêu âm tạo nên hiện tƣợng vỡ bọt, hiện tƣợng này giải phóng một năng lƣợng gấp một nghìn tỉ lần năng lƣợng của sóng cung cấp. Nó tạo ra một nhiệt độ cực cao và áp suất cực lớn. Cavitation mở ra cơ sở nghiên cứu hóa học và vật lý dƣới điều kiện phản ứng khắc nghiệt.
Trần Thị Bích Hạnh Viện Hóa học - Viện KHCN Việt Nam 27
Hóa học ứng dụng sóng siêu âm đƣa ra hƣớng nghiên cứu tƣơng tác giữa năng lƣợng và vật chất. Hơn nữa, siêu âm có một loạt các ứng dụng trong công nghiệp nhƣ tạo hệ nhũ tƣơng, loại khí bằng dung môi, tạo hệ phân tán rắn, tạo hệ keo. Nó cũng rất quan trọng trong các quá trình xử lý chất rắn nhƣ cắt, hàn, làm sạch, kết tụ.
Trong tƣơng lai, việc sử dụng siêu âm để điều khiển phản ứng hóa học sẽ rất đa dạng. Nó sẽ trở thành công cụ phổ biến gần nhƣ trong bất cứ phản ứng nào có sự hiện diện của một chất rắn và một chất lỏng. Ví dụ trong sản xuất dƣợc phẩm, siêu âm sẽ làm tăng hiệu suất và dễ dàng sử dụng cho một hệ thống lớn nhƣ trong quy mô công nghiệp. Trong lĩnh vực phát triển xúc tác, siêu âm tạo ra đƣợc bề mặt có diện tích lớn vì thế làm tăng hoạt tính của chất xúc tác. Siêu âm còn tạo đƣợc vật liệu với những đặc tính đặc biệt. Nhiệt độ cao và áp suất lớn, kết hợp với tốc độ làm lạnh nhanh cho phép những nhà nghiên cứu tổng hợp đƣợc những chất rắn đặc biệt mà không thể điều chế đƣợc bằng những con đƣờng khác. Và một tín hiệu lạc quan là siêu âm có khả năng ứng dụng cộng nghiệp trong tƣơng lai .