انابيب النانو تغير شكل الماء

أولا ، وفقا لمهندسي جامعة رايس ، الحصول على ثقب انبوبة نانو. ثم أدخل الماء. إذا كانت الأنابيب النانوية هي العرض المناسب ، فستتم محاذاة جزيئات الماء في قضيب مربع.

استخدم عالم مواد الأرز روزبه شاهزافاري وفريقه النماذج الجزيئية لإثبات نظريتهم بأن قوى فان دير فالس الضعيفة بين السطح الداخلي للأنبوب النانوي وجزيئات الماء قوية بما يكفي لاختراق ذرات الأكسجين والهيدروجين في مكانها.

أشار شاهسافاري إلى محتوياته على أنها "جليد" ثنائي الأبعاد ، لأن الجزيئات تتجمد بغض النظر عن درجة الحرارة. وقال إن البحث يوفر رؤية قيمة حول طرق الاستفادة من التفاعلات الذرية بين الأنابيب النانوية وجزيئات الماء في تصنيع الأنابيب النانوية والمضخات النانوية لتخزين الطاقة.

تظهر ورقة حول البحث في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية Langmuir.

قام شاهزافاري وزملاؤه ببناء نماذج جزيئية من الأنابيب النانوية الكربونية والنيتريد البورون مع عرض قابل للتعديل. واكتشفوا أن نتريد البورون هو الأفضل في تقييد شكل الماء عندما تكون الأنابيب النانوية ذات عرض 10.5 أنغستروم . (واحد angstrom هو مائة مليون من سنتيمتر.)

لقد عرف الباحثون بالفعل أن ذرات الهيدروجين في المياه المحصورة بشدة تأخذ خصائص بنيوية مثيرة للاهتمام. أظهرت التجارب الحديثة التي أجرتها مختبرات أخرى دليلاً قوياً على تكوين الجليد النانوي ، ودفع الباحثين إلى بناء نماذج نظرية وظيفية للكثافة لتحليل القوى المسؤولة.

قام فريق شاهزافاري بتشكيل جزيئات الماء ، وهي عبارة عن 3 أنغستروم واسعة ، داخل أنابيب نانريدية من الكربون والنترون البورون من مفارقات مختلفة (زوايا شبكياتها الذرية) وبين 8 و 12 أنغستروم في القطر. وقد اكتشفوا أن الأنابيب النانوية في القطر الأوسط كان لها الأثر الأكبر على التوازن بين التفاعلات الجزيئية وضغط فان دير وال الذي دفع بالانتقال من أنبوب ماء مربع إلى جليد.

وقال شاهزافاري "إذا كانت الأنابيب النانوية صغيرة للغاية ولا يمكنك سوى تركيب جزيء ماء واحد ، فلا يمكنك الحكم على الكثير". "إذا كان الماء كبيرًا للغاية ، فإن الماء يحافظ على شكله غير المتبلور. ولكن عند حوالي 8 أنغستروم ، تبدأ قوة فان دير فالس النانوية في دفع جزيئات الماء إلى أشكال مربعة منظمة."

وقال إنه تم العثور على أقوى التفاعلات في الأنابيب النانوية النيتورية البورون بسبب الاستقطاب الخاص لذراتهم.

وقال شاهزافاري إن الجليد النانويوبوتي يمكن أن يستخدم في الآلات الجزيئية أو كخلايا شعرية نانوية ، أو يشجع طرقًا لتوصيل عدد قليل من جزيئات الماء أو الأدوية المحتجزة إلى الخلايا المستهدفة ، مثل المحقنة النانوية.

اعداد وترجمة /فادي طارق 

المصدر