آب در نانولوله‌های کربنی تک‌جداره

اخیراً محققان به شواهدی دست یافته‌اند که به آنها کمک می‌کند تا دریابند که ساختار آب در درون نانولوله‌های کربنی به چه شکلی بوده و آب چگونه درون این کانال‌های بسیار ریز حرکت می‌کند. این محققان برای نخستین بار، از آبِ درونِ نانولوله کربنی تصویربرداری نموده‌اند. این تحقیق نشان می‌دهد که می‌توان از نانولوله‌های کربنی به‌عنوان فیلترها و نمک‌زداهای نانومقیاس بهره گرفت.

اخیراً محققان به شواهدی دست یافته‌اند که به آنها کمک می‌کند تا دریابند که
ساختار آب در درون نانولوله‌های کربنی به چه شکلی بوده و آب چگونه درون این
کانال‌های بسیار ریز حرکت می‌کند. این محققان برای نخستین بار، از آبِ درونِ
نانولوله کربنی تصویربرداری نموده‌اند. این تحقیق نشان می‌دهد که می‌توان از
نانولوله‌های کربنی به‌عنوان فیلترها و نمک‌زداهای نانومقیاس بهره گرفت.

می‌توان از نانولوله‌های کربنی تک‌جداره به‌عنوان یک سیستم نانوفیلترسازی
منحصربه‌فرد استفاده کرد. آزمایش‌ها نشان‌دهنده وجود شارش فوق‌سریع در درون این
کانال‌هاست؛ البته دلیل این پدیده همچنان ناشناخته باقی مانده‌است و تاکنون،
تعداد کمی از مطالعات آزمایشگاهی، ساختار دقیق آب و نحوه حرکت آن در نانولوله‌ها
را بررسی کرده‌اند.

یکی از این مطالعات آزمایشگاهی به‌وسیله جیسون هالت و جولی هربرگ از لاورنس
لیورمور و یو وو از دانشگاه کارولینای شمالی و همکارانشان انجام گرفته‌است.
آنها از روشی به نام تشدید مغناطیسی هسته‌ای(NMR) استفاده کردند و از آبی که در
نانولوله‌های کربنی تک‌جداره‌ با قطر یک نانومتر محبوس بود، تصویربرداری کردند.
چنین آبی خصوصیات بسیار متفاوتی با توده‌های بزرگ‌مقیاسِ آب داشته و به همین
دلیل در طیفِ NMR، قابل تشخیص است.

مطالعه اخیری که در لیورمور انجام گرفته، نشان داده‌است که نانولوله‌های کربنی
به‌دلیل برخورداری از حفره‌های کوچک و خصوصیات شارشی ارتقایافته، برای
نمک‌زدایی و کانی‌زدایی مناسب هستند. در قیاس با نمک‌زداهای نانولوله‌ای،
غشاهای نمک‌زدای معمولی، هزینه انرژی بیشتری داشته و به فشارهای بالاتری
نیازمندند، همچنین تراوایی غشاهایی نمک‌زدای معمولی بسیار کمتر است. استفاده از
غشاهای نانولوله‌ای می‌تواند منجر به کاهش قابل توجه هزینه انرژی نمک‌زدایی
شود.

گرچه این فناوری امیدواری‌های بسیار زیادی ایجاد کرده؛ اما هنوز پرسش‌های علمی
زیادی بدون پاسخ مانده‌است. هالت، سرپرست این گروه، گفت:«پیش‌بینی‌های زیادی در
مورد نحوه رفتار آب در نانولوله‌های کربنی وجود داشته‌است. با انجام چنین
آزمایش‌هایی ما قادریم تا آب را مستقیماً ره‌گیری و میزان اعتبار این
پیش‌بینی‌ها را تعیین کنیم».

نتایج این تحقیق در نشریه Nanoletters به چاپ رسیده‌است.