美媒：研究稱奈米管可改變水的形狀

新華社北京8月28日新媒體專電 美媒稱，美國賴斯大學工程師製作的奈米管冰分子模型展示了一根碳奈米管內和一根氮化硼奈米管內的力如何對水分子施加壓力，使其形成方管的形狀。

據美國每日科學網站8月24日報道，這一現象取決於奈米管的直徑。首先，根據賴斯大學工程師的說法，得有一個奈米管孔，然後向內注水。如果奈米管寬度合適，水分子將排列成一根方棒。

賴斯大學材料科學家魯茲貝赫·沙赫薩瓦里與他的團隊利用了分子模型來證明他們的理論，即奈米管內表面和水分子之間微弱的範德瓦爾斯力足以令氧原子和氫原子迅速排列到位。

沙赫薩瓦里把奈米管中的這些物質稱作二維“冰”，因為無論溫度如何，這些分子都會凍結。他說，這項研究為如何利用奈米管和水分子之間的原子相互作用來製造奈米通道和儲能奈米電容器提供了有益洞見。

沙赫薩瓦里與同事建造了寬度可調的碳奈米管和氮化硼奈米管的分子模型。他們發現，當奈米管寬度為10。5埃米（一埃米等於一億分之一釐米——本網注）時，氮化硼最能限制水的形狀。

研究人員已經知道，在處於密閉容器中的水裡，氫原子具有有趣的結構特性。其他實驗室最近的實驗為奈米管冰的形成提供了強有力證據，並促使研究人員建立密度泛函理論模型來分析相關的力。

沙赫薩瓦里的團隊模擬了碳奈米管和氮化硼奈米管內約3埃米寬的水分子，這些奈米管的直徑在8到12埃米之間。他們發現，中徑的奈米管對分子相互作用和範德瓦爾斯壓力之間的平衡影響最大，這促使從方形水管向冰過渡。

沙赫薩瓦里說：“在大約8埃米時，奈米管的範德瓦爾斯力開始推動水分子形成有序的方形。”

他說，最強的作用力出現在氮化硼奈米管中，這是因為其原子的特殊極化。

沙赫薩瓦里說，奈米管冰可以用於分子機器或用作奈米級毛細管，或者可以促進將少量水分子或特定藥物輸送到靶細胞的方法，比如奈米級注射器。

有關這項研究的論文發表在美國化學學會出版的《朗繆爾》雜誌上。