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Lo Acqua stillicidio del materiale ha potuto contribuire ad estiguere la sete

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Dopo che i loro nanorods sono stati creati casualmente quando un esperimento non è andato come previsto, i ricercatori hanno dato le uova microscopiche e non pianificate di scienza uno sguardo più attento.

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Il chimico Satish Nune stava ispezionando il solido, di nanorods ricchi di carbonio con uno strumento di analisi del vapore quando ha notato che i nanorods misteriosamente hanno perso il peso come umidità aumentata. Il pensiero dello strumento aveva funzionato male, Nune ed i suoi colleghi hanno passato verso un altro strumento, un microscopio ad alta potenza.

Hanno saltato mentre hanno visto che un liquido sconosciuto compare inatteso fra i mazzi dei bastoni minuscoli e stilla fuori.

Il gruppo al Dipartimento per l'energia il laboratorio nazionale di nord-ovest pacifico continuerebbe ad osservare lo stesso fenomeno più di dozzina volte. Subito dopo dell'espulsione del liquido, il peso dei nanorods è diminuito circa dalla metà, inducente i ricercatori a graffiare i loro capi ancora più duri.

Un articolo pubblicato oggi in nanotecnologia della natura descrive i processi fisici dietro questo spettacolo, che è risultato essere la prima osservazione sperimentale di un fenomeno ha teorizzato 20 determinati anni fa. La scoperta potrebbe condurre a una vasta gamma di applicazioni nell'ambiente, compreso la raccolta dell'acqua e la purificazione a bassa energia per i paesi in via di sviluppo ed a tessuto che tira automaticamente il sudore a partire dal corpo e lo libera come vapore.

«Il nostro materiale insolito si comporta un po'come una spugna; si estorce fuori a metà strada prima che completamente sia saturato con acqua,» ha spiegato il socio di ricerca post-dottorato di PNNL David Lao, che ha fabbricato il materiale.

«Ora che abbiamo superato la scossa iniziale di questo comportamento imprevisto, stiamo immaginando i molti modi che potrebbe essere sfruttata per migliorare la qualità delle nostre vite,» ha detto l'ingegnere David Heldebrant, uno di PNNL degli autori corrispondenti della carta due.

«Ma prima che possiamo mettere questi nanorods a buon uso, dobbiamo potere controllare e perfezionare la loro dimensione e forma,» ha aggiunto Nune, l'altro autore corrispondente della carta.

Ordinariamente, i materiali prendono sulla più acqua come l'umidità intorno loro gli aumenti. Ma questi ricchi di carbonio nanorods-che i ricercatori hanno creato erroneamente mentre provando a fabbricare i nanowires magnetici — ha espulso improvvisamente un gran numero di acqua mentre l'umidità relativa dentro il supporto dell'esemplare ha raggiunto dovunque fra 50 e 80 per cento.

Il gruppo più ulteriormente è stato intrigato. Non potrebbero pensare a qualunque altro materiale che intraprende l'acqua ad una bassa umidità e spontaneamente la libera ad un'alta umidità. Così hanno scavato attraverso i canoni di letteratura scientifica per trovare una spiegazione.

Hanno trovato una carta 2012 nel giornale di chimica fisica B che ha spiegato come, in determinate situazioni dove il liquido è limitato in uno spazio piccolissimo-minuscolo (approssimativamente 1,5 nanometri largamente), il liquido può evaporare spontaneamente. E gli autori di una carta 2013 in (giornale di fisica chimica ha descritto come l'acqua può condensare nei confini dei materiali idrofobi vicini, che non giocano bene con acqua e trasformarsi in rapidamente il vapore dovuto le forze attraenti fra le superfici dei due materiali che si affrontano. La carta 2013 ha dato a questo fenomeno un nome molto lungo e tecnico: «cavitazione solvente nell'ambito di relegazione solvo-fobica.»

Queste carte inoltre hanno notato il processo sono state teorizzate fin dagli anni 90 dagli scienziati che esaminano le proteine cristallizzate. Allora, gli scienziati hanno notato che hanno visto soltanto le sezioni idrofobe circostanti del vapore acqueo di proteina, mentre l'acqua liquida circonderebbe altre aree. I ricercatori hanno proposto che c'fosse una certa specie del processo che ha permesso all'acqua presa fra le sezioni idrofobe della proteina per vaporizzarsi improvvisamente.

Munito con questa conoscenza, il gruppo di PNNL ha supposto l'acqua era condensante e formante un ponte fra i nanorods, con un processo conosciuto come condensazione capillare. Dopo, credono che l'acqua fra i coni retinici formi una cavità curva di cui la tensione superficiale tira insieme i coni retinici adiacenti più vicino. Quando una portata d'intersezione di due nanorods circa 1,5 nanometri a parte, il gruppo ha ragionato, l'acqua presa fra loro potrebbe essere costretta per evaporare rapidamente.

Pur capendo il comportamento inatteso dei nanorods è un trionfo in sé, il gruppo di PNNL inoltre prevede un futuro dove questo fenomeno potrebbe anche migliorare la qualità della vita. Vedono la loro scoperta come salvavita umanitaria potenziale, descrivente la come «variazione di paradigma nella depurazione delle acque e nella separazione,» in loro carta.

Teoricamente, un gran quantità di nanomaterial dell'acqua emissione potrebbe prendere ripetutamente sopra e poi espellere l'acqua raccolta quando un determinato livello di umidità è raggiunto. Un tal sistema potrebbe essere utilizzato in deserti a distanza, in cui avrebbe raccolto l'acqua dall'aria e la avrebbe raccolta per consumo umano.

Un'altra visione è di creare una membrana che prende sopra e più successivamente espelle l'acqua come cambiamenti di umidità. La membrana ha potuto essere utilizzata nei tessuti del rivestimento e permettere alle avventure all'aperto più comode rimuovendo il sudore dall'interno di un rivestimento ed emettendolo fuori come vapore.

Per permettere queste applicazioni, il gruppo sta esaminando le modalità fare più della sua acqua dello spruzzo dei nanorods. Il gruppo stima che i soltanto intorno 10 - 20 per cento degli sputi materiali innaffino ora. Il piano è di riportare in scala sulla produzione del materiale corrente, creante più di alcuni grammi del materiale per volta. Faranno ulteriore analisi per assicurare che il fenomeno sia ancora presente in cui i più grandi importi sono presenti. Inoltre stanno conducendo un esame più dettagliato delle proprietà fisiche e chimiche del materiale e stanno determinando se altri materiali che hanno simili proprietà. Il gruppo inoltre è intrigato dall'idea che altri nanomaterials potrebbero potenzialmente essere sviluppati per raccogliere altri liquidi, quale metanolo.