Los coches avanzan lentamente en los atascos de tráfico, pero moléculas, cuando está atascado, puede moverse extremadamente rápido.

Una nueva investigación realizada por investigadores de la Universidad Northwestern encuentra que las moléculas de agua que viajan a través de pequeñas tuberías de nanotubos de carbono no fluyen de forma continua sino intermitente. como el tráfico intermitente, con resultados inesperados.

"Las simulaciones de dinámica molecular anteriores sugirieron que las moléculas de agua que atraviesan los nanotubos de carbono están espaciadas uniformemente y se mueven en sincronía unas con otras, "dijo Seth Lichter, profesor de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas McCormick de Northwestern. "Pero nuestro modelo muestra que en realidad se mueven de forma intermitente, permitiendo velocidades de flujo sorprendentemente altas de 10 mil millones de moléculas por segundo o más ".

La investigación se describe en un artículo de Elección del editor, "Los solitones transportan agua a través de nanotubos de carbono estrechos, "publicado el 27 de enero en la revista Cartas de revisión física .

Los hallazgos podrían resolver un dilema que ha desconcertado a los expertos en dinámica de fluidos durante años. En 2005, Los investigadores, que trabajan bajo la suposición de que las moléculas de agua se mueven a través de canales en un flujo constante, hicieron un descubrimiento sorprendente:el agua en nanotubos de carbono viajó 10, 000 veces más rápido de lo previsto.

El fenómeno se atribuyó a una supuesta suavidad de la superficie de los nanotubos de carbono, pero una investigación más profunda descubrió el papel contrario a la intuición de su interior inherentemente áspero.

Lichter y el investigador postdoctoral Thomas Sisan realizaron nuevas simulaciones con mayor resolución temporal, revelando variaciones localizadas en la distribución del agua a lo largo del nanotubo. Las variaciones ocurren donde las moléculas de agua no se alinean perfectamente con el espacio entre los átomos de carbono, creando regiones en las que las moléculas de agua son inestables y, por lo tanto, se propagan de manera extremadamente fácil y rápida a través del nanotubo.

Los nanocanales se encuentran en todas nuestras células, donde regulan el flujo de líquido a través de las membranas celulares. También tienen aplicaciones industriales prometedoras para la desalinización de agua. El uso de los principios de dinámica de fluidos recientemente descubiertos podría permitir otras aplicaciones, como separaciones químicas, baterías de nanotubos de carbono, y la fabricación de puntos cuánticos, nanocristales con aplicaciones potenciales en electrónica.