En vattenmolekyl ger elektrisk polaritet till fullerensfären som omger den, låter strukturen styras av ett elektriskt fält, även om den förblir elektriskt neutral. Kredit:Physics Focus / F. L. Bowles / Univ. av Kalifornien, Davis
(Phys.org) – Forskarna Baoxing Xu och Xi Chen, arbetar på Columbia University, har skapat en datorsimulering som visar att det är möjligt att manipulera rörelsen hos en fulleren med 60 atomer, med en vattenmolekyl instängd i den, använder en elektrisk laddning. De beskriver deras simulering och resultat i sin artikel publicerad i Fysiska granskningsbrev .
Två år sedan, De japanska forskarna Kei Kurotobi och Yasujiro Murata kom på ett sätt att bädda in en vattenmolekyl i en 60-atoms fulleren (buckeyball) - de skar upp den, satt in en enda vattenmolekyl, sedan förseglade det igen, effektivt fånga vattenmolekylen inuti – de kallade den H 2 O@C 60 . I denna nya insats, forskarna skapade en datorsimulering som de hävdar visar vad som skulle hända om en sådan molekyl placerades inuti ett nanorör och utsätts för en elektrisk laddning. Deras ansträngningar visar, de säger, att det skulle få fullerenen (och vattenmolekylen) att röra sig, i detta fall genom en kanal.
David Lindley, i en artikel för webbplatsen American Physical Society Fysik , säger att simuleringen som de två forskarna skapade tar hänsyn till alla kända egenskaper hos H 2 O@C 60 och noterar att simuleringen behandlar molekylen som en enda enhet.
Efter att ha bäddat in vattenmolekylen i fullerenen, forskarna simulerade att placera den nya strukturen inuti ett kolnanorör, skapar i huvudsak en kanal för att möjliggöra förflyttning av fullerenen tillsammans med dess vattenmolekyllast. De applicerade sedan en elektrisk laddning parallellt med nanoröret. Gör så, fann forskarna, fick fullerenen att röra sig i kanalen (och vattenmolekylen inuti att snurra), bär sin last med sig. I vanliga fall, Att applicera en elektrisk laddning på vattenmolekyler får dem inte att röra sig (eftersom de är neutralt laddade) – istället uppstår en termisk driven rörelse som kallas libration.
I simuleringen dock inbäddning av en vattenmolekyl i en fulleren gör att den kan drivas genom en kanal med hjälp av elektrisk ström, öppnar upp möjligheten att skapa fullerener som transporterar andra kemikalier genom nanorör – en process som kan visa sig användbar för tillämpningar som att leverera terapeutiska läkemedel till sjuka kroppsdelar, till exempel.
Intressant, forskarna fann att om laddningen ökades till 0,065 volt per ångström, rörelseriktningen i kanalen var omvänd, även om de inte kan förklara varför.
© 2013 Phys.org
