Sólo para Ingenieros(398): Los nanotubos cambian la forma del agua 1/09/2018

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1 Sólo para Ingenieros(398): Los nanotubos cambian la forma del agua 1/09/2018 Especialidad: Ingeniería química Estimados colegas y amigos, En química, se denominan nanotubos a estructuras tubulares (cilíndricas), cuyo diámetro es del tamaño del nanómetro que equivale a una mil millonésima parte de un metro (1 nm = 10 9 m) o a la millonésima parte de un milímetro. Existen nanotubos de muchos materiales, tales como silicio o nitruro de boro pero, generalmente, el término se aplica a los nanotubos de carbono. Los nanotubos tienen propiedades inusuales, que son valiosas para la nanotecnología. Dependiendo del grado de enrollamiento, y la manera como se conforma la lámina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto diámetro y geometría interna. Estos están conformados como si los extremos de un pliego se uniesen por sus extremos formando el susodicho tubo; en este caso, se denominan nanotubos monocapa o de pared simple. Existen, también, nanotubos cuya estructura se asemeja a la de una serie de tubos concéntricos, incluidos unos dentro de otros, a modo de muñecas matrioskas, lógicamente, de diámetros crecientes desde el centro a la periferia. Estos son los nanotubos multicapa.

2 Se conocen derivados en los que el tubo está cerrado por media esfera de fulereno, y otros que no están cerrados. Actualmente están siendo estudiados activamente, como es el caso de los fulerenos, por su interés fundamental para la química y por sus aplicaciones tecnológicas. Es, por ejemplo, el primer material conocido por la humanidad capaz, en teoría, de sustentar indefinidamente su propio peso suspendido sobre nuestro planeta. Teóricamente permitiría construir un ascensor espacial, debido a que para ello se necesita un material con una fuerza tensil de 100 GPa y se calcula que los nanotubos de carbono tienen una fuerza tensil de 200 GPa. Un estimado colega nos envía una publicación del boletín digital de la Rice University (RU) del pasado 24 de agosto, donde se informa que en dicha Universidad se descubrió que los nanotubos del diámetro correcto pueden hacer que agua colocada en su interior se solidifique tomando la forma de una barra cuadrada, convirtiéndose en una especie de hielo. El descubrimiento podría conducir a nuevos tipos de dispositivos de nanocanales, como condensadores o jeringas a nanoescala. Según los ingenieros de RU el procedimiento es simple: primero se genera un nanotubo obviamente quedando con un hueco en su interior. Luego se inyecta el agua. Si el nanotubo tiene el ancho correcto, las moléculas de agua se alinearán en una barra cuadrada. El ingeniero en materiales de RU, Rouzbeh Shahsavari y su equipo utilizaron modelos moleculares para demostrar su teoría de que las fuerza débiles de van der Waals entre la superficie interna del nanotubo y las moléculas de agua son lo suficientemente fuertes como para encajar los átomos de oxígeno e hidrógeno en su lugar.

3 Shahsavari se refirió a los contenidos como "hielo" bidimensional porque las moléculas se congelan independientemente de la temperatura. Dijo que la investigación proporciona información valiosa sobre las formas de aprovechar las interacciones atómicas entre los nanotubos y las moléculas de agua para fabricar nanocanales y nanocondensadores que almacenan energía. Un artículo sobre esta investigación aparece en la revista Langmuir de la American Chemical Society. Shahsavari y sus colegas construyeron modelos moleculares de nanotubos de carbono y nitruro de boro con anchos ajustables. Descubrieron que el nitruro de boro es el mejor para restringir la forma del agua cuando los nanotubos tienen 10.5 angstroms de ancho. (Un angstrom es cien millones de centímetro). Los investigadores ya sabían que los átomos de hidrógeno en agua muy confinada adquieren propiedades estructurales interesantes. Experimentos recientes de otros laboratorios mostraron una fuerte evidencia para la formación de hielo de nanotubos y motivaron a los investigadores a construir modelos de teoría de densidad funcional para analizar las fuerzas responsables.

4 El equipo de Shahsavari modeló moléculas de agua, de unos 3 angstroms de ancho, dentro de nanotubos de carbono y nitruro de boro de varias quiralidades (los ángulos de sus redes atómicas) y entre 8 y 12 ángstroms de diámetro. Descubrieron que los nanotubos en los diámetros medios tuvieron el mayor impacto en el equilibrio entre las interacciones moleculares y la presión de van der Waals que impulsó la transición de agua en un tubo cuadrado a hielo. "Si el nanotubo es demasiado pequeño y sólo puedes hacer caber una molécula de agua, no puedes juzgar mucho", dijo Shahsavari. "Si es demasiado grande, el agua mantiene su forma amorfa. Pero a unos 8 angstroms, la fuerza de van der Waals de los nanotubos comienza a hacer que las moléculas de agua se organicen y estructuren con formas cuadradas ". Shahsavari agregó que las interacciones más fuertes se encontraron en los nanotubos de nitruro de boro debido a la polarización particular de sus átomos. Shahsavari concluyó que el hielo nanotubo podría usarse en máquinas moleculares o como capilares a nanoescala, o fomentar formas de administrar algunas moléculas de agua o fármacos secuestrados a las células objetivo, como una jeringa a nanoescala. Fuentes:

5 Agradezco las contribuciones y opiniones enviadas. No. de ingenieros en la lista de distribución: 1,142 No. de envío: 398 Bienvenidos comentarios sobre los envíos. Este correo no tiene acentos. Reciban un cordial saludo, Arnoldo Comentarios: Sólo para Ingenieros(397): Las artes antiguas inspiran a la electrónica moderna El 27/08/18 a las 11:00, Miguel Angel Izquierdo escribió: Genial Arnoldo!! Bravo y gracias!! El 27/08/18 a las 12:32, Felipe I. Arreguín Cortés escribió: Gracias Felipe Arreguín El 27/08/18 a las 15:13, Yasuhiro Matsumoto Kuwahara escribió: Interesante nota. Gracias El 28/08/18 a las 08:51, Yoloxochitl Bustamante Diez escribió: Como siempre, agradeciendo su esfuerzo y disfrutando la oportunidad de enterarme de temas harto interesantes!!!! Un cordial saludo y un abrazo enorme!!! Enviado desde mi ipad El 28/08/18 a las 12:36, irma arciniega escribió: Como siempre, muy interesante. Gracias Arnoldo, un abrazo Irma Arciniega Portillo El 30/08/18 a las 21:09, José M. escribió: Hola Arnoldo: Que interesante que un arte ancestral de la pauta para la producción de nuevos circuitos. Un Abrazo a ambos. Enviado desde Correo para Windows 10 Ligas relacionadas: Liga al Portal de la Academia Panamericana de Ingeniería - Ciencia y Tecnología 'Sólo para ingenieros': En la columna Ingeniería para todos del rotativo 'La Unión de Morelos' se publicó el lunes 27 de agosto de 2018: Científicos encuentran nuevas propiedades del H2O