美媒:研究称纳米管可改变水的形状



原标题:美媒:研究称纳米管可改变水的形状

美媒称,美国赖斯大学工程师制作的纳米管冰分子模型展示了一根碳纳米管内和一根氮化硼纳米管内的力如何对水分子施加压力,使其形成方管的形状。

据美国每日科学网站8月24日报道,这一现象取决于纳米管的直径。首先,根据赖斯大学工程师的说法,得有一个纳米管孔,然后向内注水。如果纳米管宽度合适,水分子将排列成一根方棒。

赖斯大学材料科学家鲁兹贝赫·沙赫萨瓦里与他的团队利用了分子模型来证明他们的理论,即纳米管内表面和水分子之间微弱的范德瓦尔斯力足以令氧原子和氢原子迅速排列到位。

沙赫萨瓦里把纳米管中的这些物质称作二维“冰”,好运气平特论坛,因为无论温度如何,这些分子都会冻结。他说,这项研究为如何利用纳米管和水分子之间的原子相互作用来制造纳米通道和储能纳米电容器提供了有益洞见。

沙赫萨瓦里与同事建造了宽度可调的碳纳米管和氮化硼纳米管的分子模型。他们发现,当纳米管宽度为10.5埃米(一埃米等于一亿分之一厘米——本网注)时,氮化硼最能限制水的形状。

研究人员已经知道,在处于密闭容器中的水里,氢原子具有有趣的结构特性。其他实验室最近的实验为纳米管冰的形成提供了强有力证据,并促使研究人员建立密度泛函理论模型来分析相关的力。

沙赫萨瓦里的团队模拟了碳纳米管和氮化硼纳米管内约3埃米宽的水分子,这些纳米管的直径在8到12埃米之间。他们发现,中径的纳米管对分子相互作用和范德瓦尔斯压力之间的平衡影响最大,这促使从方形水管向冰过渡。

沙赫萨瓦里说:“在大约8埃米时,纳米管的范德瓦尔斯力开始推动水分子形成有序的方形。”

他说,最强的作用力出现在氮化硼纳米管中,这是因为其原子的特殊极化。

沙赫萨瓦里说,纳米管冰可以用于分子机器或用作纳米级毛细管,或者可以促进将少量水分子或特定药物输送到靶细胞的方法,比如纳米级注射器。

有关这项研究的论文发表在美国化学学会出版的《朗缪尔》杂志上。