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Física
Explicación Para el Veloz Transporte de Agua en
Nanotubos de Carbono
27 de Octubre de 2008.
 Al
descubrir el mecanismo físico que explica el rápido transporte del agua
que a veces se da en los nanotubos de carbono, los científicos de la
Universidad de Illinois a cargo de la investigación han dado un
importante paso adelante para lograr dispositivos nanofluídicos de una
nueva generación y extremadamente eficientes para inyectar medicamentos,
purificar agua y permitir procesos mejores de nanofabricación.
 Menéame
El transporte extremadamente rápido del agua en los nanotubos de carbono
se ha atribuido por regla general al hecho de que sus paredes son muy
lisas y sus superficies son hidrófobas.
Narayana R. Aluru, profesor de ciencia e ingeniería mecánica de la
Universidad de Illinois y sus colaboradores, han logrado demostrar ahora
que el transporte rápido puede reforzarse mediante la estrategia de
orientar las moléculas del agua en el nanotubo. La orientación puede dar
lugar a un acoplamiento entre los movimientos rotatorios y de traslación
de las moléculas de agua, resultando en un movimiento helicoidal, del
tipo que sigue un tornillo, a través del nanotubo.
Utilizando simulaciones de la dinámica molecular, Aluru y Sony Joseph
estudiaron el mecanismo físico que explica el transporte rápido
promovido por la orientación.
Para los nanotubos muy pequeños, las moléculas de agua llenan los
nanotubos adoptando una configuración de fila única, y se orientan en
una dirección como resultado de los efectos del confinamiento. Esta
orientación produce el transporte del agua en una dirección. Sin
embargo, las moléculas del agua pueden cambiar colectivamente y a
intervalos sus orientaciones, invirtiendo el flujo, lo cual impide que
haya un transporte neto significativo.
En los nanotubos más grandes, las moléculas de agua no están orientadas
en ninguna dirección en particular, y de nuevo no se produce el
transporte.
El agua es una molécula con polos que consta de dos átomos de hidrógeno
y un átomo de oxígeno. Aunque su carga neta es cero, la molécula tiene
un extremo positivo (el hidrógeno) y un extremo negativo (el oxígeno).
Esta polaridad hace que la molécula se oriente en una dirección
particular en presencia de un campo eléctrico.
Los investigadores han comprobado que el transporte rápido se produce al
crear y mantener esa orientación, ya sea aplicando directamente un campo
eléctrico o por los grupos funcionales químicos acoplados en los
extremos de los nanotubos.
Información adicional en:
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