Eerst, volgens Rice University-ingenieurs, een nanobuisgat krijgen. Voeg vervolgens water toe. Als de nanobuis precies de juiste breedte heeft, de watermoleculen zullen uitlijnen in een vierkante staaf.

Rijstmateriaalwetenschapper Rouzbeh Shahsavari en zijn team gebruikten moleculaire modellen om hun theorie aan te tonen dat zwakke van der Waals-krachten tussen het binnenoppervlak van de nanobuis en de watermoleculen sterk genoeg zijn om de zuurstof- en waterstofatomen op hun plaats te klikken.

Shahsavari verwees naar de inhoud als tweedimensionaal "ijs, "Omdat de moleculen bevriezen, ongeacht de temperatuur. Hij zei dat het onderzoek waardevol inzicht biedt in manieren om atomaire interacties tussen nanobuisjes en watermoleculen te benutten om nanokanalen en energie-opslaande nanocondensatoren te fabriceren.

Een artikel over het onderzoek verschijnt in het tijdschrift American Chemical Society Langmuir .

Shahsavari en zijn collega's bouwden moleculaire modellen van koolstof- en boornitride-nanobuizen met instelbare breedtes. Ze ontdekten dat boornitride de vorm van water het beste kan beperken als de nanobuisjes 10,5 angstrom breed zijn. (Eén angstrom is een honderdmiljoenste van een centimeter.)

De onderzoekers wisten al dat waterstofatomen in strak opgesloten water interessante structurele eigenschappen krijgen. Recente experimenten door andere laboratoria toonden sterk bewijs voor de vorming van nanobuis-ijs en zetten de onderzoekers ertoe aan om dichtheidsfunctionaaltheoriemodellen te bouwen om de verantwoordelijke krachten te analyseren.

Shahsavari's team modelleerde watermoleculen, die ongeveer 3 angstrom breed zijn, binnen koolstof- en boornitride-nanobuizen met verschillende chiraliteiten (de hoeken van hun atomaire roosters) en tussen 8 en 12 angstrom in diameter. Ze ontdekten dat nanobuisjes in de middelste diameter de meeste invloed hadden op de balans tussen moleculaire interacties en van der Waals-druk die de overgang van een vierkante waterbuis naar ijs veroorzaakte.

"Als de nanobuis te klein is en er maar één watermolecuul in past, je kunt niet veel oordelen, " zei Shahsavari. "Als het te groot is, het water behoudt zijn amorfe vorm. Maar bij ongeveer 8 angstrom, de Van der Waals-kracht van de nanobuisjes begint watermoleculen in georganiseerde vierkante vormen te duwen."

Hij zei dat de sterkste interacties werden gevonden in boornitride-nanobuisjes vanwege de specifieke polarisatie van hun atomen.

Shahsavari zei dat ijs van nanobuisjes gebruikt kan worden in moleculaire machines of als haarvaten op nanoschaal. of manieren bevorderen om een ​​paar moleculen water of gesekwestreerde medicijnen aan gerichte cellen te leveren, als een injectiespuit op nanoschaal.