『最新进展』纳米管居然改变了水的形状！！!

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莱斯大学工程师生产的纳米管冰的分子模型显示了碳纳米管（左）和氮化硼纳米管（右）在水分子在压力的作用下如何形成方管的形状，该现象取决于纳米管的直径。

图片来源：由多尺度材料实验室提供

近期，莱斯大学工程师展示了水分子如何在纳米管中形成的机理，这是一种类似将方形钉固定到圆孔中的方法。首先，得到一个纳米管孔，然后插入水，如果纳米管的宽度恰到好处，水分子就会对齐成方棒。
 
该团队的材料科学家Rouzbeh Shahsavari教授和他的伙伴使用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的弱范德华力足以将氧和氢原子分解到位。

Rouzbeh Shahsavari助理教授

Shahsavari将内容称为二维“冰”，因为无论温度如何，分子都会冻结。他说，该研究为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纳米电容器提供了有价值的指引。
 
这项研究论文近期刊登在美国化学学会期刊Langmuir上。
 
Shahsavari和他的同事们构建了宽度可调的碳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 Å时，氮化硼最能限制水的形状。（1Å=0.1nm。）
 
研究人员已经知道，在密闭的水中，氢原子具有有趣的结构特性。其他实验室最近的实验表明纳米管冰的形成是强有力的证明，并促使研究人员建立密度泛函理论模型来分析其中的原因
 
Shahsavari的团队模拟了大约3Å宽的水分子，其内部碳和氮化硼纳米管具有各种手性（原子晶格的角度），直径在8到12Å之间。他们发现，中直径的纳米管对分子相互作用和范德华力之间的平衡影响最大，范德华压力促使从方形水管向冰过渡。
 
Shahsavari说：“如果纳米管太小而且只能装一个水分子，你就无法判断太多信息，如果它太大，水会保持其无定形状。但是在大约8Å时，纳米管的范德华力开始将水分子推入有组织的方形中。”“由于原子的特殊极化，在氮化硼纳米管中发现了最强的相互作用。”
 
Shahsavari说纳米管冰可以用于分子机器或纳米级毛细管，或者培养将几分子水或隔离药物输送到靶细胞的方法，如纳米级注射器具。
 
论文共同作者为:Farzaneh Shayeganfar, Javad Beheshtian等。
 
原文链接：
http://news.rice.edu/2018/08/24/nanotubes-change-the-shape-of-water-2/