Precyzyjna kontrola przepływu wody przez nanorurki

Precyzyjna kontrola przepływu wody przez nanorurki

Amerykańscy naukowcy z Rensselaer Polytechnic Institute znaleźli sposób na precyzyjną kontrolę przepływu wody przez węglowe nanorurki. Dzięki temu odkryciu znacząco spaść mogą koszty odsalania wody. Nanorurki od kilkunastu lat stosowane są w procesach rozdziału cieczy oraz pozyskiwaniu materii organicznej takiej jak DNA i proteiny z materiałów o wysokiej zawartości wody. W przypadku roztworów wodnych problemem jest duża hydrofobowość matryc zbudowanych z nanorurek, co utrudnia cząsteczkom wody wniknięcie do ich wnętrza.

Badacze z Rensselaer Polytechnic Institute odkryli elektromechaniczny sposób na kontrolę przepływu wody przez nanorurki, otóż przyłożyli oni do nanorurek dodatni potencjał o wartości 1,7 V, a ujemny potencjał do roztworu wodnego, co spowodowało przepływ wody przez nanorurki. Nanorurki zaczęły „pompować” wodę. Równocześnie zauważono, że ze wzrostem przepływającego ładunku elektrycznego wykładniczo rośnie szybkość przepływu wody. Jeśli odwrócić bieguny elektrod, to aby możliwy był przepływ wody przez nanorurkę wymagany jest prąd o napięciu aż 90 volt. Zespół prof. Nikhil’a Koratkar’a odkrył, że zmieniając kierunek przepływu prądu elektrycznego można uruchamiać i zatrzymywać przepływ wody. Zjawisko to jest wynikiem utleniania ścian nanorurek za pomocą tlenu pod wpływem ładunku elektrycznego, co zmniejsza ich hydrofobowość, gdy przepływ prądu zanika - proces utleniania zatrzymuje się. Łącząc ze sobą dwie rurki w układ, w którym jedna z nich szybko pompuje wodę, podczas gdy druga zachowuje swoje hydrofobowe właściwości będzie możliwe opracowanie m. in. materiałów z kontrolowanym uwalnianiem leków oraz powłok pochłaniających wodę.

Znajomość precyzyjnej kontroli przepływu wody przez nanorurki węglowe pozwoli na opracowanie bardziej wydajnych technik filtracji oraz odwróconej osmozy, które przyczynią się do powstania tanich urządzeń do odsalania wody.

(pj)