چرا نانومواد با ساختار مشابه رفتار متفاوتی دارند؟

نانولوله‌ها کاربردهای مختلفی دارند. از آن‌ها می‌توان در صنعت باتری، مدارهای الکترونیکی و الیاف هوشمند استفاده کرد. بررسی‌های اخیر نشان می‌دهد که هر چند نانولوله‌های کربنی دارای ساختار مشابهی هستند، اما خواص متفاوتی دارند. همین تفاوت ویژگی‌ها موجب وسعت دامنه کاربرد آن‌ها شده‌است.
نانولوله‌های کربنی و نانولوله‌های نیترید بور را با هم مقایسه کنید. هر چند که این نانولوله‌ها دارای ساختار مشابهی هستند، اما رفتار اصطکاک آن‌ها با هم متفاوت است.
اخیراً یک مدل کامپیوتری ارائه شده که در آن بلورهای نانولوله‌ها مورد مطالعه قرار داده می‌شود، به طوری که می‌توان ویژگی‌ها و رفتار نانولوله‌ها را متناسب با تقارن ساختاری آن‌ها پیش‌بینی کرد.
روبرت گورا از محققان مرکز مطالعات پیشرفته آمریکا می‌گوید: «ما با یک سری از مشاهدات آزمایشگاهی آغاز کردیم. این مشاهدات نشان می‌داد که نانولوله‌های شبیه به هم دارای خواص اصطکاک متفاوتی هستند، به طوری که اختلاف اصطکاک در آن‌ها گاهی به 100 برابر یکدیگر می‌رسد. این نتایج، این ایده را ایجاد کرد که شاید تقارن در نانولوله‌ها نقش اصلی را در این پدیده ایفا می‌کند.»
در چنین موادی، تقارن ارتباط نزدیکی با چیدمان فضای اتم‌ها دارد. اگر یک ورق کاغذ را به‌صورت لوله‌ای در آوریم، زاویه و محور لوله‌ای شدن تعیین کننده تقارن نانولوله است.
گورا می‌گوید: «در این پروژه رفتار نانولوله‌های کربنی دو جداره را با استفاده از مدل‌سازی مورد بررسی قرار دادیم. نتایج نشان داد که تقارن متفاوت میان لوله داخلی و خارجی می‌تواند اثر قابل توجهی روی شکل سه بعدی نانولوله داشته باشد.»
محققان با استفاده از مدل‌سازی نشان دادند که هر چند اختلاف تقارن میان لایه داخلی و خارجی کم باشد، باز هم تأثیر شگرفی روی رفتار آن‌ها دارد. در این پروژه محققان نشان دادند که نانولوله‌ها علاقه دارند تا بیشترین تفاوت میان تقارن لایه درونی و بیرونی داشته باشند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Nature Nanotechnology منتشر شده‌است.