En ny studie från forskare vid University of California, Berkeley, har funnit att kolnanorör har en kärlek/hatrelation med vatten. Å ena sidan är de hydrofoba, vilket betyder att de stöter bort vatten. Å andra sidan har de också en stark attraktion till vätebindningar, som är de bindningar som håller ihop vattenmolekyler.
Denna kärlek/hat-relation har ett antal konsekvenser för användningen av kolnanorör i vattenbaserade miljöer. Det betyder till exempel att kolnanorör kan användas för att skapa vattentåliga material. Men det betyder också att kolnanorör kan skadas av vatten.
Forskarna fann att den hydrofoba naturen hos kolnanorör beror på närvaron av kol-kolbindningar på deras yta. Dessa bindningar är opolära, vilket innebär att de inte har en elektrisk nettoladdning. Som ett resultat interagerar de inte starkt med vattenmolekyler.
Å andra sidan, attraktionen av kolnanorör till vätebindningar beror på närvaron av syreatomer på deras yta. Dessa syreatomer är polära, vilket betyder att de har en elektrisk nettoladdning. Som ett resultat kan de bilda vätebindningar med vattenmolekyler.
Styrkan i interaktionen mellan kolnanorör och vatten beror på de relativa proportionerna av kol- och syreatomer på nanorörets yta. Ju fler kolatomer det finns, desto mer hydrofobt blir nanoröret. Ju fler syreatomer det finns, desto mer hydrofilt blir nanoröret.
Forskarna säger att deras resultat kan hjälpa till att förbättra designen av kolnanorör för vattenbaserade tillämpningar. Genom att förstå interaktionerna mellan kolnanorör och vatten kan forskare designa nanorör som antingen är mer hydrofoba eller mer hydrofila, beroende på den önskade tillämpningen.
Studien publicerades i tidskriften Nature Materials.
