Нанотрубки творят с водой чудеса

Если подобрать полые трубки необходимого диаметра, то помещенные в них молекулы воды приобретут взаимную ориентацию как в твердом состоянии, то есть превратятся в лед. И это при комнатной температуре!

Исследователи Университета Райса сумели с помощью нанотрубок превратить воду в лед при температуре выше нуля. Происходит это за счет слабых сил Ван-дер-Ваальса (силы взаимодействия между молекулами-диполями). При правильно выбранном материале трубок и точно рассчитанном внутреннем диаметре этих сил достаточно, чтобы «защелкнуть» атомы водорода и кислорода в регулярную конструкцию.

Нанотрубки были изготовлены из углерода и нитрида бора. Оптимальный внутренний диаметр – 10,5 ангстрем (1 ангстрем – стомиллионная доля сантиметра). При меньшем диаметре происходит сцепление молекул воды в устойчивую цепочку, но она не может дать полного представления о пространственной структуре образовавшегося «нанотрубного льда». При большем диаметре вода сохраняет привычную аморфность. При диаметре в 8 ангстрем вода приобретает характерную организованную квадратную форму. Это свойство сохраняется до диаметра трубки в 12 ангстрем. Наилучших результатов удается достичь при использовании трубок из нитрида бора. Ученые связывают это со специфической поляризации молекул соединения.

Дальнейшее развитие своего открытия исследовательский коллектив видит в создании молекулярных машин или наноразмерных капилляров, которые смогли бы доставлять несколько молекул воды в одну выбранную клетку.  Такой «нанометровый шприц» может применяться для доставки лекарственных препаратов в поврежденные вирусами клетки во избежание лавинообразного распространения заболевания.

Источник: Phys.org