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La Agua-exudación del material podía ayudar a apagar sed

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Después de que sus nanorods fueran creados accidentalmente cuando no fue un experimento según lo previsto, los investigadores dieron las frezas microscópicas, imprevistas de la ciencia una mirada más atenta.

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El químico Satish Nune examinaba el sólido, nanorods carbono-ricos con un instrumento de análisis del vapor cuando él notó que los nanorods perdieron misterioso el peso como humedad creciente. El pensamiento del instrumento había funcionado incorrectamente, Nune y sus colegas se trasladaron encendido a otra herramienta, un microscopio de alto poder.

Saltaron mientras que vieron que un líquido desconocido aparece inesperado entre los manojos de los palillos minúsculos y que exuda hacia fuera.

El equipo en el Ministerio de laboratorio nacional del noroeste pacífico de la Energía se encendería ver el mismo fenómeno más que docena veces. Inmediatamente después de expulsar el líquido, el peso de los nanorods disminuyó por alrededor la mitad, haciendo a los investigadores rasguñar sus cabezas incluso más duras.

Un papel publicado hoy en nanotecnología de la naturaleza describe los procesos físicos detrás de este espectáculo, que resultó ser la primera visión experimental de un fenómeno teorizó hace 20 algunos años. El descubrimiento podría llevar a una amplia gama de usos del mundo real, incluyendo la cosecha del agua y la purificación de poca energía para el mundo en vías de desarrollo, y a la tela que tira automáticamente del sudor lejos del cuerpo y lo lanza como vapor.

“Nuestro material inusual se comporta un poco como una esponja; se saca hacia fuera a medio camino antes de que se sature completamente con agua,” explicó al socio de investigación postdoctoral de PNNL David Lao, que fabricó el material.

“Ahora que hemos conseguido sobre el choque inicial de este comportamiento imprevisto, nos estamos imaginando las muchas maneras que podría ser aprovechado para mejorar la calidad de nuestras vidas,” dijo al ingeniero David Heldebrant, uno de PNNL de los autores correspondientes del papel dos.

“Pero antes de que poder poner estos nanorods al buen uso, necesitamos poder controlar y perfeccionar su tamaño y forma,” añadió Nune, el otro autor correspondiente del papel.

Ordinariamente, los materiales toman en más agua como la humedad alrededor de ellos aumentos. Pero estos carbono-ricos nanorods-que los investigadores crearon equivocadamente mientras que intentan fabricar nanowires magnéticos — expulsó repentinamente una gran cantidad de agua mientras que la humedad relativa dentro del tenedor del espécimen alcanzó dondequiera entre el 50 y 80 por ciento.

Intrigaron al equipo más a fondo. No podrían pensar en ningún otro material que tome en el agua en una humedad baja y la lanza espontáneamente en una humedad alta. Cavaron tan a través de los canones de la literatura científica para encontrar una explicación.

Encontraron un papel 2012 en el diario de la química física B que explicó cómo, en ciertas situaciones donde el líquido se confina en un espacio pequeñito-minúsculo (áspero 1,5 nanómetros de par en par), el líquido puede evaporarse espontáneamente. Y los autores de un papel 2013 en (el diario de la física química describió cómo el agua puede condensar en los límites de los materiales hidrofóbicos cercanos, que no juegan bien con agua, y dar vuelta rápidamente en el vapor debido a las fuerzas atractivas entre las superficies de los dos materiales que se hacían frente. El papel 2013 dio a este fenómeno un nombre muy largo, técnico: “cavitación solvente bajo confinamiento solvo-fóbico.”

Estos papeles también observaron el proceso fueron teorizados ya desde los años 90 por los científicos que examinaban las proteínas cristalizadas. En aquel entonces, los científicos notaron que vieron solamente secciones hidrofóbicas circundantes del vapor de agua de la proteína, mientras que el agua líquida rodearía otras áreas. Los investigadores propusieron que hubiera una cierta clase de proceso que permitió el agua cogida entre las secciones hidrofóbicas de la proteína para vaporizarse repentinamente.

Armado con este conocimiento, el equipo de PNNL presumió el agua era de condensación y de formación de un puente entre los nanorods, con un proceso conocido como condensación capilar. Después, creen que el agua entre las barras forma una cavidad curvada cuya tensión de superficie tire de las barras adyacentes más cerca juntas. Cuando razonó el alcance de intersección de dos nanorods cerca de 1,5 nanómetros aparte, el equipo, el agua cogida entre ellos se podría forzar para evaporarse rápidamente.

Aunque la comprensión del comportamiento inesperado de los nanorods es un triunfo en sí mismo, el equipo de PNNL también prevé un futuro donde este fenómeno podría también mejorar calidad de vida. Ven su descubrimiento como salvación humanitaria potencial, describiéndolo como “cambio del paradigma en la purificación y la separación del agua,” en su papel.

Teóricamente, una gran cantidad del nanomaterial de la agua-expectoración podría tomar en varias ocasiones encendido y después expulsar el agua recogida cuando se alcanza cierto nivel de la humedad. Tal sistema se podría utilizar en los desiertos remotos, en donde recogería el agua del aire y la cosecharía para el consumo humano.

Otra visión es crear una membrana que tome encendido y expulse más adelante el agua como cambios de la humedad. La membrana podía ser utilizada en telas de la chaqueta y permitir aventuras al aire libre más cómodas quitando el sudor por dentro de una chaqueta y emitiéndolo afuera como vapor.

Para hacer estos usos posibles, el equipo está explorando maneras de hacer más de su agua del espray de los nanorods. El equipo estima que el solamente alrededor 10 a 20 por ciento de los escupitajos materiales riega ahora. El plan es aumentar proporcionalmente la producción del material actual, creando más que algunos gramos del material a la vez. Harán análisis adicional para asegurarse que el fenómeno está todavía presente en que cantidades más grandes están presentes. También están conduciendo un examen más detallado de las propiedades físicas y químicas del material y están determinando si otros materiales que tengan propiedades similares. La idea que otros nanomaterials se podrían potencialmente desarrollar para recoger otros líquidos, tales como metanol intriga al equipo también.