Lignende nanomaterialer opfører sig forskelligt, men hvorfor

Nanorør kan bruges til mange ting:elektriske kredsløb, batterier, innovative stoffer og mere. Forskere har bemærket, imidlertid, at nanorør, hvis strukturer ligner hinanden, faktisk kan udvise forskellige egenskaber, med vigtige konsekvenser i deres ansøgninger. Carbon nanorør og bornitrid nanorør, for eksempel, mens de næsten ikke kan skelnes i deres struktur, kan være anderledes, når det kommer til friktion. En undersøgelse udført af SISSA/CNR-IOM og Tel Aviv University skabte computermodeller af disse krystaller og studerede deres egenskaber i detaljer og observerede forskelle relateret til materialets chiralitet.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Natur nanoteknologi .

"Vi begyndte med en række eksperimentelle observationer, som viste, at meget ens nanorør udviser forskellige friktionsegenskaber, med intensiteter på op til to størrelsesordener, " siger Roberto Guerra, en forsker ved CNR-IOM og International School for Advanced Studies (SISSA) i Trieste, første forfatter til undersøgelsen. "Dette fik os til at antage, at materialernes chiralitet kan spille en rolle i dette fænomen." Undersøgelsen, der også involverer Andrea Vanossi (CNR-IOM) og Erio Tosatti (SISSA), blev udført i samarbejde med University of Tel Aviv.

For materialer, som dem, der blev brugt i undersøgelsen, chiralitet er knyttet til det tredimensionelle arrangement af det skud, der danner nanorøret. "Hvis vi vikler et ark foret papir omkring sig selv for at danne et rør, den vinkel, som linjerne danner med rørets akse, bestemmer dets chiralitet, " siger Guerra. "I vores arbejde rekonstruerede vi adfærden af ​​dobbeltvæggede nanotorør, som kan forestilles som to rør med lidt forskellige diametre, den ene inde i den anden. Vi observerede, at forskellen i chiralitet mellem det indre rør og det ydre rør har en bemærkelsesværdig effekt på den tredimensionelle form af nanorørene."

Et polygonalt rør

"Hvis vi fortsætter med papirmetaforen, forskellen i orientering mellem gitteret på inderrøret og det ydre rør bestemmer i hvilket omfang, og, på hvilken måde, plane områder (flader) langs røret vil dannes", siger Guerra. For bedre at forstå, hvad der menes med "ansigter", forestil dig et tværsnit af røret, som er polygonal snarere end perfekt cirkulær. "Jo mindre forskellen er i chiralitet, jo klarere og mere tydelige ansigter", slutter Guerra. Hvis, imidlertid, forskellen i chiralitet bliver for stor, ansigterne forsvinder, og nanorørene får den klassiske cylindriske form.

Ansigterne fremstår spontant afhængigt af materialets egenskaber. Dobbeltvæggede kulstofnanorør har en tendens til at dannes med en større forskel i intern og ekstern chiralitet sammenlignet med bornitrid. Derfor, førstnævnte bevarer normalt en cylindrisk form, der giver mulighed for mindre friktion. I videre studier, Guerra og kolleger har til hensigt at arbejde direkte med at måle niveauet af friktion mellem nanorør.