Primero, según los ingenieros de la Universidad de Rice, conseguir un agujero de nanotubos. Luego inserta agua. Si el nanotubo tiene el ancho correcto, las moléculas de agua se alinearán en una varilla cuadrada.

El científico de materiales de arroz Rouzbeh Shahsavari y su equipo utilizaron modelos moleculares para demostrar su teoría de que las fuerzas débiles de van der Waals entre la superficie interna del nanotubo y las moléculas de agua son lo suficientemente fuertes como para colocar los átomos de oxígeno e hidrógeno en su lugar.

Shahsavari se refirió al contenido como "hielo, "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 nanotubos y moléculas de agua para fabricar nanocanales y nanocondensadores de almacenamiento de energía".

Un artículo sobre la investigación aparece en la revista American Chemical Society. Langmuir .

Shahsavari y sus colegas construyeron modelos moleculares de nanotubos de nitruro de boro y carbono con anchos ajustables. Descubrieron que el nitruro de boro es mejor para restringir la forma del agua cuando los nanotubos tienen 10,5 angstroms de ancho. (Un angstrom es la cien millonésima parte de un 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 de la formación de hielo de nanotubos y llevaron a los investigadores a construir modelos de teoría funcional de densidad para analizar las fuerzas responsables.

El equipo de Shahsavari modeló moléculas de agua, que tienen unos 3 angstroms de ancho, en el interior de nanotubos de nitruro de boro y carbono de diversas quiralidades (los ángulos de sus redes atómicas) y entre 8 y 12 angstroms de diámetro. Descubrieron que los nanotubos en los diámetros medios tenían el mayor impacto en el equilibrio entre las interacciones moleculares y la presión de van der Waals que provocó la transición de un tubo de agua cuadrado a hielo.

"Si el nanotubo es demasiado pequeño y solo cabe 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 empujar las moléculas de agua en formas cuadradas organizadas ".

Dijo que las interacciones más fuertes se encontraron en los nanotubos de nitruro de boro debido a la polarización particular de sus átomos.

Shahsavari dijo que el hielo de nanotubos podría encontrar uso en máquinas moleculares o como capilares a nanoescala, o fomentar formas de administrar algunas moléculas de agua o medicamentos secuestrados a las células objetivo, como una jeringa a nanoescala.