Les nanotubes changent la forme de l'eau

Anonim

D'abord, selon les ingénieurs de l'Université Rice, obtenir un trou de nanotube. Ensuite, insérez de l'eau. Si le nanotube est juste de la bonne largeur, les molécules d'eau s'aligneront sur une tige carrée.

Rouzbeh Shahsavari, scientifique spécialiste des matériaux du riz, et son équipe ont utilisé des modèles moléculaires pour démontrer que les forces faibles de van der Waals entre la surface interne du nanotube et les molécules d’eau sont suffisamment fortes pour fixer les atomes d’oxygène et d’hydrogène.

Shahsavari a qualifié le contenu de "glace" bidimensionnelle, car les molécules gèlent indépendamment de la température. Il a indiqué que la recherche fournissait des informations précieuses sur les moyens de tirer parti des interactions atomiques entre les nanotubes et les molécules d’eau pour fabriquer des nanocanaux et des nanocapacités à stockage d’énergie.

Un article sur la recherche apparaît dans la revue American Chemical Society, Langmuir.

Shahsavari et ses collègues ont construit des modèles moléculaires de nanotubes de carbone et de nitrure de bore avec des largeurs ajustables. Ils ont découvert que le nitrure de bore est le mieux à même de limiter la forme de l’eau lorsque les nanotubes ont une largeur de 10, 5 angströms. (Un angström est cent millionième de centimètre.)

Les chercheurs savaient déjà que les atomes d’hydrogène dans de l’eau confinée prennent des propriétés structurelles intéressantes. Des expériences récentes menées par d'autres laboratoires ont montré des preuves solides de la formation de glace à nanotubes et incité les chercheurs à élaborer des modèles de théorie fonctionnelle de la densité pour analyser les forces responsables.

L'équipe de Shahsavari a modélisé les molécules d'eau, qui ont une largeur d'environ 3 angstroms, à l'intérieur de nanotubes de nitrure de carbone et de bore de différentes chiralités (les angles de leurs réseaux atomiques) et de 8 à 12 angstroms. Ils ont découvert que les nanotubes dans les diamètres moyens avaient le plus d'impact sur l'équilibre entre les interactions moléculaires et la pression de van der Waals, ce qui a provoqué le passage d'un tube carré à la glace.

"Si le nanotube est trop petit et que vous ne pouvez installer qu'une seule molécule d'eau, vous ne pouvez pas en juger beaucoup", a déclaré Shahsavari. "S'il est trop grand, l'eau conserve sa forme amorphe. Mais à environ 8 angstroms, la force de van der Waals des nanotubes commence à pousser les molécules d'eau dans des formes carrées organisées."

Les interactions les plus fortes ont été trouvées dans les nanotubes de nitrure de bore en raison de la polarisation particulière de leurs atomes.

Shahsavari a déclaré que la glace aux nanotubes pourrait être utilisée dans des machines moléculaires ou en tant que capillaires à l'échelle nanométrique, ou favoriser des moyens de délivrer quelques molécules d'eau ou médicaments séquestrés à des cellules ciblées, comme une seringue à l'échelle nanométrique.

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