Koolstofnanobuisjes (CNT's) zijn cilindrische structuren gemaakt van koolstofatomen die een breed scala aan potentiële toepassingen hebben, van elektronica tot medicijnen. Een van de belangrijkste eigenschappen van CNT's is hun interactie met water, wat belangrijk is voor het begrijpen van hun gedrag in biologische systemen en voor het ontwikkelen van waterfiltratietechnologieën.

In een recente studie onderzochten onderzoekers van de University of California, Berkeley en de University of Illinois in Urbana-Champaign de interacties tussen CNT's en watermoleculen. Ze ontdekten dat CNT's een haat-liefdeverhouding met water vertonen, afhankelijk van de specifieke omstandigheden.

Aan de ene kant zijn CNT's hydrofoob, wat betekent dat ze water afstoten. Dit komt omdat de koolstofatomen in CNT's niet-polair zijn, wat betekent dat ze geen netto elektrische lading hebben. Watermoleculen daarentegen zijn polair, wat betekent dat ze een positief uiteinde en een negatief uiteinde hebben. Deze polariteit zorgt ervoor dat watermoleculen tot elkaar aangetrokken worden, maar niet tot de niet-polaire CNT's.

Aan de andere kant kunnen CNT's ook hydrofiel zijn, wat betekent dat ze water aantrekken. Dit gebeurt wanneer de CNT's worden gefunctionaliseerd met zuurstofhoudende groepen, zoals hydroxylgroepen (-OH) of carbonzuurgroepen (-COOH). Deze groepen maken de CNT’s polairder, waardoor ze waterstofbruggen kunnen vormen met watermoleculen.

De onderzoekers ontdekten dat de hydrofobiciteit/hydrofiliciteit van CNT’s kan worden gecontroleerd door de oppervlaktechemie van de CNT’s te veranderen. Dit zou belangrijk kunnen zijn voor de ontwikkeling van nieuwe waterfiltratietechnologieën, maar ook voor het begrijpen van het gedrag van CNT's in biologische systemen.

Over het geheel genomen biedt de studie nieuwe inzichten in de interacties tussen CNT's en water, die een breed scala aan toepassingen in wetenschap en technologie zouden kunnen hebben.