Haat-liefdeverhouding tussen nanobuisjes en water

Een temperatuurverschil van slechts 14°C verandert hydrofobe nanobuisjes in hydrofiele. Deze opmerkelijke eigenschap van nanobuisjes werd ontdekt door onderzoekers van de University of North Carolina die hun resultaten deze week publiceerden in Science.

De onderzoekers maakten gebruik van enkelwandige koolstofbuisjes. Zulke buisjes kan men beschouwen als kleine cilinders van grafeen, grafiet van slechts een laag. Dit materiaal is gewoonlijk hydrofoob. De nanobuisjes hadden een diameter van 1,4 nanometer en daarom passen maar enkele watermoleculen in de buisjes. Bij een temperatuur van 22°C zijn de buisjes nog waterafstotend maar bij 8°C nemen ze water op.

Het was al langer bekend dat hydrofilie afhankelijk is van temperatuur maar het was nog nooit aangetoond dat een klein temperatuurverschil een dergelijk groot effect kon hebben. Water vormt bij 8°C een laag van slechts één molecuul dik dat zich goed aan de binnenkant van de buisjes hecht. Bij hogere temperaturen zijn ook andere conformaties mogelijk.

Hoogleraar Yue Wu die het onderzoek geleid heeft ziet veel toepassingen voor de buisjes. Temperatuur kan gebruikt worden als een soort aan/uit-knop voor absorberende materialen in waterfilters en gasmaskers.

Het onderzoek biedt ook perspectieven voor andere vakgebieden dan de nanotechnologie. Bij eiwitvouwing blijkt interactie van water en hydrofobe delen van het eiwit een belangrijke rol te spelen. Wu denkt dat zijn ontdekking mogelijk kan verklaren waarom sommige eiwitten ontvouwen bij lage temperaturen.

Bron: University of North Carolina