Nanobuisjes kunnen voor veel dingen worden gebruikt:elektrische circuits, batterijen, innovatieve stoffen en meer. Wetenschappers hebben opgemerkt, echter, die nanobuisjes, waarvan de structuren op elkaar lijken, daadwerkelijk verschillende eigenschappen kunnen vertonen, met belangrijke gevolgen in hun toepassingen. Koolstof nanobuisjes en boornitride nanobuisjes, bijvoorbeeld, terwijl ze bijna niet te onderscheiden zijn in hun structuur, kan anders zijn als het gaat om wrijving. Een studie uitgevoerd door SISSA/CNR-IOM en de Universiteit van Tel Aviv creëerde computermodellen van deze kristallen en bestudeerde hun kenmerken in detail en observeerde verschillen met betrekking tot de chiraliteit van het materiaal.

De studie is gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie .

"We zijn begonnen met een reeks experimentele waarnemingen die aantoonden dat zeer vergelijkbare nanobuisjes verschillende wrijvingseigenschappen vertonen, met intensiteiten tot twee ordes van grootte, " zegt Roberto Guerra, een onderzoeker bij CNR-IOM en de International School for Advanced Studies (SISSA) in Triëst, eerste auteur van de studie. "Dit bracht ons ertoe te veronderstellen dat de chiraliteit van de materialen een rol kan spelen bij dit fenomeen." De studie waarbij ook Andrea Vanossi (CNR-IOM) en Erio Tosatti (SISSA) betrokken waren, werd uitgevoerd in samenwerking met de Universiteit van Tel Aviv.

Voor materialen, zoals gebruikt in het onderzoek, chiraliteit is gekoppeld aan de driedimensionale opstelling van de inslag die de nanobuis vormt. "Als we een vel gelinieerd papier om zich heen wikkelen om een ​​buis te vormen, de hoek die de lijnen vormen met de as van de buis bepaalt de chiraliteit, " zegt Guerra. "In ons werk hebben we het gedrag van dubbelwandige nanototubes gereconstrueerd, die kan worden voorgesteld als twee buizen van enigszins verschillende diameters, de een in de ander. We zagen dat het verschil in chiraliteit tussen de binnenbuis en de buitenbuis een opmerkelijk effect heeft op de driedimensionale vorm van de nanobuisjes."

Een veelhoekige buis

"Als we doorgaan met de papieren metafoor, het verschil in oriëntatie tussen het rooster op de binnenbuis en de buitenbuis bepaalt in welke mate, en, op welke manier, vlakke gebieden (gezichten) langs de buis zullen vormen", zegt Guerra. Om beter te begrijpen wat wordt bedoeld met "gezichten", stel je een doorsnede van de buis voor, die veelhoekig is in plaats van perfect cirkelvormig. "Hoe kleiner het verschil in chiraliteit, hoe duidelijker en duidelijker de gezichten", concludeert Guerra. Indien, echter, het verschil in chiraliteit wordt te groot, de gezichten verdwijnen en de nanobuisjes nemen de klassieke cilindrische vorm aan.

De gezichten verschijnen spontaan, afhankelijk van de eigenschappen van het materiaal. Dubbelwandige koolstofnanobuisjes hebben de neiging zich te vormen met een groter verschil in interne en externe chiraliteit in vergelijking met boornitride. Daarom, de eerste behoudt meestal een cilindrische vorm die minder wrijving mogelijk maakt. In vervolgonderzoeken Guerra en collega's zijn van plan om direct te werken aan het meten van het niveau van wrijving tussen nanobuisjes.