Рузбех Шахсавари из Университета Райс назвал новый материал двумерным льдом, поскольку молекулы замерзают вне зависимости от температуры. Открытие его коллег дает возможность лучше понять атомные взаимодействия между нанотрубками и молекулами воды, которые могут пригодиться при создании наноканалов и наноконденсаторов для хранения энергии, пишет Futurity.

Ученые создали молекулярные модели из нанотрубок углерода и нитрида бора с регулируемой шириной, и обнаружили, что нитрид бора лучше всего ограничивает форму воды при ширине 1,05 нм. Им уже было известно, что атомы водорода в таких стесненных условиях приобретают любопытные структурные свойства, поэтому Шахсавари и его коллеги решили построить функциональную модель для анализа отвечающих за это явление сил.

Заключив молекулы воды шириной 0,3 нм внутрь нанотрубок с различной хиральностью диаметром от 0,8 до 1,2 нм, ученые увидели, что нанотрубки среднего размера обладают наибольшим воздействием на баланс между молекулярными взаимодействиями и вандерваальсовым давлением, который вызывает превращение воды в лед.

«Если нанотрубка настолько маленькая, что в нее вмещается только одна молекула воды, ничего особенного не произойдет, — говорит Шахсавари. — Если слишком большая, вода примет аморфную форму. Но при 0,8 нм вандерваальсовы силы в нанотрубке начинают давить на молекулы воды, меняя их структуру».

Лед в нанотрубках можно использовать в молекулярных машинах, или капиллярах, или для того, чтобы доставлять молекулы воды или лекарственных препаратов в клетки.  

Создать углеродные нанотрубки прямо из воздуха удалось специалистам Университета Вандербильта. Новый электрохимический процесс позволил им существенно сократить расходы на производство этого ценного, но дорогостоящего материала.