Primo, secondo gli ingegneri della Rice University, ottenere un foro per nanotubi. Quindi inserire l'acqua. Se il nanotubo è della larghezza giusta, le molecole d'acqua si allineeranno in un'asta quadrata.

Lo scienziato dei materiali di riso Rouzbeh Shahsavari e il suo team hanno utilizzato modelli molecolari per dimostrare la loro teoria secondo cui le deboli forze di van der Waals tra la superficie interna del nanotubo e le molecole d'acqua sono abbastanza forti da far scattare in posizione gli atomi di ossigeno e idrogeno.

Shahsavari si riferiva al contenuto come "ghiaccio, " perché le molecole si congelano indipendentemente dalla temperatura. Ha affermato che la ricerca fornisce preziose informazioni sui modi per sfruttare le interazioni atomiche tra i nanotubi e le molecole d'acqua per fabbricare nanocanali e nanocondensatori che immagazzinano energia.

Un articolo sulla ricerca appare sulla rivista dell'American Chemical Society Langmuir .

Shahsavari e i suoi colleghi hanno costruito modelli molecolari di nanotubi di carbonio e nitruro di boro con larghezze regolabili. Hanno scoperto che il nitruro di boro è il migliore per limitare la forma dell'acqua quando i nanotubi sono larghi 10,5 angstrom. (Un angstrom è un centomilionesimo di centimetro.)

I ricercatori sapevano già che gli atomi di idrogeno nell'acqua strettamente confinata assumono interessanti proprietà strutturali. Recenti esperimenti di altri laboratori hanno mostrato una forte evidenza della formazione di ghiaccio di nanotubi e hanno spinto i ricercatori a costruire modelli di teoria del funzionale della densità per analizzare le forze responsabili.

Il team di Shahsavari ha modellato le molecole d'acqua, che sono larghe circa 3 angstrom, all'interno di nanotubi di carbonio e nitruro di boro di varie chiralità (gli angoli dei loro reticoli atomici) e tra 8 e 12 angstrom di diametro. Hanno scoperto che i nanotubi nei diametri medi hanno avuto il maggiore impatto sull'equilibrio tra le interazioni molecolari e la pressione di van der Waals che ha portato alla transizione da un tubo quadrato dell'acqua al ghiaccio.

"Se il nanotubo è troppo piccolo e puoi inserire solo una molecola d'acqua, non puoi giudicare molto, " Shahsavari ha detto. "Se è troppo grande, l'acqua mantiene la sua forma amorfa. Ma a circa 8 angstrom, la forza di van der Waals dei nanotubi inizia a spingere le molecole d'acqua in forme quadrate organizzate."

Ha detto che le interazioni più forti sono state trovate nei nanotubi di nitruro di boro a causa della particolare polarizzazione dei loro atomi.

Shahsavari ha affermato che il ghiaccio di nanotubi potrebbe trovare impiego nelle macchine molecolari o come capillari su scala nanometrica, o promuovere modi per fornire alcune molecole di acqua o farmaci sequestrati a cellule mirate, come una siringa su scala nanometrica.