Nanorurki zmieniają kształt wody

Anonim

Po pierwsze, według inżynierów z Rice University, zdobądź dziurę nanorurek. Następnie wlej wodę. Jeśli nanorurka ma właściwą szerokość, cząsteczki wody będą dopasowywać się do kwadratowego pręta.

Naukowiec zajmujący się materiałem ryżowym Rouzbeh Shahsavari i jego zespół wykorzystali modele molekularne, aby zademonstrować swoją teorię, że słabe siły van der Waalsa między wewnętrzną powierzchnią nanorurki i cząsteczkami wody są wystarczająco silne, aby zatrzasnąć atomy tlenu i wodoru na miejscu.

Shahsavari określił zawartość jako dwuwymiarowy "lód", ponieważ cząsteczki zamarzają bez względu na temperaturę. Powiedział, że badania dostarczają cennego wglądu w sposoby wykorzystania oddziaływań atomowych między nanorurkami i cząsteczkami wody do wytwarzania nanokanałów i nanokapsuktorów magazynujących energię.

Artykuł na temat badań pojawia się w czasopiśmie American Chemical Society Langmuir.

Shahsavari i jego koledzy stworzyli modele molekularne nanorurek węglowych i azotku boru o regulowanych szerokościach. Odkryli, że azotek boru najlepiej ogranicza kształt wody, gdy nanorurki mają szerokość 10, 5 angstremów. (Jeden angstrem to sto milionów centymetra).

Naukowcy wiedzieli już, że atomy wodoru w szczelnie zamkniętej wodzie mają interesujące właściwości strukturalne. Ostatnie eksperymenty przeprowadzone w innych laboratoriach wykazały silne dowody na tworzenie się lodu nanorurkowego i skłoniły naukowców do stworzenia teorii funkcjonalnej gęstości do analizy sił odpowiedzialnych.

Zespół Shahsavari modelował cząsteczki wody o szerokości około 3 angstremów, wewnątrz nanorurek węglowych i azotku boru o różnych chiralnościach (kątach ich sieci atomowych) oraz o średnicy od 8 do 12 angstremów. Odkryli, że nanorurki w średnich średnicach mają największy wpływ na równowagę między interakcjami molekularnymi a ciśnieniem van der Waalsa, które spowodowało przejście z kwadratowej rury wodnej do lodu.

"Jeśli nanorurka jest zbyt mała i można zmieścić tylko jedną cząsteczkę wody, nie można wiele osądzać" - powiedział Shahsavari. "Jeśli jest zbyt duży, woda zachowuje swój kształt amorficzny, ale przy około 8 angstremach, siła van der Waalsa nanorurek zaczyna popychać cząsteczki wody w zorganizowane kwadratowe kształty."

Powiedział, że najsilniejsze oddziaływania stwierdzono w nanorurkach z azotku boru ze względu na szczególną polaryzację ich atomów.

Shahsavari powiedział, że lód nanorurkowy może znaleźć zastosowanie w maszynach molekularnych lub jako kapilar w nanoskali, lub wspierać sposoby dostarczania cząsteczek wody lub leków sekwestrowanych do komórek docelowych, takich jak nanoskalowa strzykawka.

menu
menu