Wetenschap
Onderzoekers die bestudeerden hoe vloeistoffen door kanalen op nanoschaal reizen, waren verrast toen ze ontdekten dat de vloeistoffen niet in alle richtingen even goed stromen. In tegenstelling tot het gedrag in de wereld op macroschaal, ontdekten de onderzoekers dat methylalcohol, toen het werd geplaatst in een netwerk van kanalen op nanoschaal in een mineraal dat bekend staat als een zeoliet, diffuus 1, 000 keer sneller in de ene richting dan in de andere. Dit is het eerste bekende bewijs van een dergelijke zeer ongelijke diffusie van moleculen in een nanoporeus materiaal. Deze zeer scheve stroming trad op ondanks het feit dat de diameters van de respectieve kanalen vrij gelijkaardig zijn. In het mineraal, er zijn twee soorten kanalen op nanoschaal aanwezig:kanalen met 8 ringen en kanalen met 10 ringen. De cijfers verwijzen naar de relatieve grootte van de poriën in het materiaal, hoewel ze extreem dicht in grootte zijn met slechts subtiele verschillen in geometrie. De methylalcoholmoleculen werden aanvankelijk opgeslagen in een optische cel.
Aan het begin van het experiment, de druk in de omringende atmosfeer wordt onmiddellijk verhoogd en gedurende de rest van het experiment constant gehouden. De methanolmoleculen komen dan vrijwillig in de zeoliet omdat ze van nature liever in de zeoliet zitten dan in de gasfase. Eenmaal in het mineraal, de onderzoekers maten de deeltjesconcentratie op verschillende punten langs de poriën. Uit deze profielen ze waren in staat om de deeltjesflux te berekenen (aantal deeltjes dat een bepaald gebied in een bepaalde tijd doorkruist) en observeerden de sterk vertekende stroming.
Eerder onderzoek meldde dat de diffusie van een gastmolecuul in een porienetwerk extreem gevoelig is voor de verhouding tussen het porievenster en de molecuuldiameter, vooral als beide grootheden dicht bij elkaar liggen, zoals het geval was met de zeolietkanalen en de methylalcoholatomen. De onderzoekers in deze studie speculeren dat aangezien het venster met 8 ringen iets kleiner is dan het venster met 10 ringen, een kleinere diffusiviteit (en dus een kleinere flux) zou kunnen worden verwacht. Een andere reden kan de verschillende poriegeometrie zijn (recht in het geval van de 10-ringkanalen versus vensters en holtes in de 8-ringkanalen).
Gepresenteerd in de AIP's Tijdschrift voor Chemische Fysica , deze schijnbaar contra-intuïtieve ontdekking heeft verstrekkende implicaties voor het begrip, ontwikkeling, en exploitatie van nieuwe microscopische materialen, inclusief nanobuisjes en "intelligente" celmembranen voor doelgerichte medicijnafgifte, waarvan de functionaliteit gebaseerd is op een extreme richtingsafhankelijkheid van moleculaire mobiliteiten.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com