Ny forskning finder, at kulstofnanorør viser et kærligheds-/hadforhold til vand

Carbon nanorør er cylindriske molekyler lavet af kulstofatomer. De er ekstremt stærke og lette og har en bred vifte af potentielle anvendelser, fra elektronik til medicin. Imidlertid har deres interaktioner med vand været dårligt forstået indtil nu.

En ny undersøgelse fra forskere ved University of California, Berkeley, har fundet ud af, at kulstofnanorør har et kærligheds-/hadforhold til vand. På den ene side er de hydrofobe, hvilket betyder, at de afviser vand. På den anden side har de også en stærk tiltrækning af brintbindinger, som er de bindinger, der holder vandmolekyler sammen.

Dette kærlighed/had forhold har en række implikationer for brugen af ​​kulstof nanorør i vandbaserede miljøer. For eksempel betyder det, at kulstof nanorør kan bruges til at skabe vandtætte materialer. Det betyder dog også, at kulstof nanorør kan blive beskadiget af vand.

Forskerne fandt ud af, at den hydrofobe natur af kulstofnanorør skyldes tilstedeværelsen af ​​kulstof-kulstofbindinger på deres overflade. Disse bindinger er ikke-polære, hvilket betyder, at de ikke har en netto elektrisk ladning. Som et resultat interagerer de ikke stærkt med vandmolekyler.

På den anden side skyldes tiltrækningen af ​​kulstofnanorør til hydrogenbindinger tilstedeværelsen af ​​oxygenatomer på deres overflade. Disse iltatomer er polære, hvilket betyder, at de har en netto elektrisk ladning. Som et resultat kan de danne brintbindinger med vandmolekyler.

Styrken af ​​interaktionen mellem kulstofnanorør og vand afhænger af de relative andele af kulstof- og oxygenatomer på nanorørets overflade. Jo flere kulstofatomer der er, jo mere hydrofobt vil nanorøret være. Jo flere iltatomer der er, jo mere hydrofilt vil nanorøret være.

Forskerne siger, at deres resultater kan hjælpe med at forbedre designet af kulstofnanorør til vandbaserede applikationer. Ved at forstå samspillet mellem kulstofnanorør og vand kan forskere designe nanorør, der enten er mere hydrofobe eller mere hydrofile, afhængigt af den ønskede anvendelse.

Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Materials.