Nanotecnologia

Água fica quadrada e congela em qualquer temperatura

Água fica quadrada e congela dentro de nanotubos
Em nanoescala, a forma da água não se acomoda ao recipiente que a contém: ela fica quadrada dentro de um tubo redondo.[Imagem: Multiscale Materials Laboratory/Rice University]

Água quadrada

Primeiro pegue um nanotubo, uma folha enrolada com apenas um átomo de espessura - geralmente átomos de carbono ou boro.

Em seguida, insira água no interior. Se o nanotubo tiver o diâmetro preciso, as moléculas de água se alinharão formando uma barra quadrada.

Sim, "água quadrada" dentro de um tubo redondo.

Farzaneh Shayeganfar e seus colegas da Universidade Rice, nos EUA, afirmam que esta estranha interação ocorre porque as forças de van der Waals entre a superfície interna do nanotubo e as moléculas de água são fortes o suficiente para "encaixar" os átomos de oxigênio e hidrogênio para formar a barra.

O resultado é uma espécie de gelo bidimensional - é um gelo porque, nessas dimensões, as moléculas congelam independentemente da temperatura.

Nanofluídica e nanosseringas

Para entender o que ocorre, Shayeganfar modelou moléculas de água, que medem cerca de 3 ângstroms de largura (0,1 nanômetro), dentro de nanotubos de carbono e de nitreto de boro de várias quiralidades (os ângulos de suas redes atômicas) e entre 8 e 12 ângstroms de diâmetro.

Ele descobriu que os nanotubos com diâmetros médios nessa faixa têm o maior impacto no equilíbrio entre as interações moleculares e as forças de van der Waals, provocando a transição de um tubo de água para uma barra quadrada de água e daí diretamente para o gelo.

As interações mais fortes ocorreram nos nanotubos de nitreto de boro devido à polarização de seus átomos, diferente dos de carbono.

A equipe afirma que, mais do que uma curiosidade, sua descoberta pode levar a novos tipos de dispositivos de nanocanais, como os presentes nos biochips, assim como capacitores ou seringas em nanoescala, onde algumas poucas moléculas de água ou de medicamento poderiam ser levadas para células-alvo.

Bibliografia:

First Principles Study of Water Nanotubes Captured Inside Carbon/Boron Nitride Nanotubes
Farzaneh Shayeganfar, Javad Beheshtian, Rouzbeh Shahsavari
Langmuir
DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b00856




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