Vedelike voolamist läbi nanoskaalas kanalite uurivad teadlased avastasid enda üllatuseks, et vedelikud ei voola igas suunas võrdselt hästi. Vastupidiselt makroskaalas nähtavale voolamisele avastasid teadlased, et metüülalkohol, mis asetati tseoliidist valmistatud nanoskaalas kanalite võrgustikku, levis ühes suunas 1000 korda paremini kui teises. Need tulemused on esimesed, mis viitavad molekulide ebaühtlasele levikule nanopoorsetes materjalides. See erakordselt ebavõrdne voolamine toimus vaatamata sellele, et antud kanalite diameetrid olid võrdlemisi sarnased. Mineraalis oli kahte sorti kanaleid: 8-ring ja 10-ring. Need numbrid viitavad pooride suhtelistele suurustele materjalis vaatamata sellele, et need on suuruselt äärmiselt sarnased, erinevused esinevad vaid nende geomeetrias. Metüülalkoholi molekule säilitati optilise raku sisemuses.
Tseoliidi mikropoorne struktuur. Allikas: Wikipedia
Eksperimendi alguses suurendati hetkeliselt ümbritseva atmosfääri rõhku ning see hoiti kogu katse vältel konstantsena. Metanooli molekulid sisenevad tseoliiti ise, sest nad eelistavad olla pigem tseoliidis kui gaasikeskkonnas. Teadlased mõõtsid osakeste kontsentratsiooni pooride erinevates punktides ning arvutasid sellest välja osakeste voo, kirjutab Physorg.com.
Varasemates uurimustöödes on kirjeldatud, et poorvõrgustikus oleva külalismolekuli liikumine sõltub suuresti poori avause ning molekuli diameetri vahelisest suhtest ning seda eriti siis, kui need suurused on sarnased – antud juhul tseoliidi kanalite ning metüülalkoholi aatomitega just nii oligi. Uurimuses osalenud teadlased spekuleerivad, et kuna 8-ringi avaus on veidi väiksem kui 10-ringi aken, siis võis oodata ka väiksemat voolavust (ning seega ka voogu). Teiseks põhjuseks võib olla ka erinev pooride geomeetria.
Sellel mõistusele vasturääkival avastusel on kaugeleulatuvad rakendused uute mikroskoopiliste materjalide, seehulgas nanotorude ja ravimitranspordiks mõeldud ,,tarkade” rakumembraanide mõistmisel, arendamisel ning kasutamisel.
Teadusartikkel “Micro-imaging of transient guest profiles in nano-channels” ilmub varsti teadusajakirjas Journal of Chemical Physics.
Leave a Reply