La profesora de química Linda Shimizu supervisa una serie de demostraciones de química que complacen a la multitud en las escuelas intermedias y secundarias del centro de Carolina del Sur cada año. Son asuntos enérgicos, y su investigación en el laboratorio es igual de dinámica, pero con un sentido de ordeneso realmente mantiene a los átomos en línea.
El laboratorio de Shimizu desarrolló recientemente un nuevo sistema para estudiar el flujo de gas en el entorno más restringido posible. Ella y sus compañeros de trabajo han sintetizado tubos tan estrechos que los átomos solo pueden moverse a través de ellos en una sola fila.
Su equipo construye los tubos diminutos aprovechando un proceso arraigado en un tipo molecular de amor propio. Los químicos primero sintetizan un compuesto orgánico cíclico, una dona molecular, si lo desea, que, por diseño, tiene afinidad porsu propio tipo. Cuando las rosquillas moleculares se disuelven en un disolvente y se encuentran en solución, se apilan de extremo a extremo como un rollo de Salvavidas.
Entendiendo las leyes fundamentales de atracción cuando se trata de moléculas, los investigadores diseñaron los anillos para que se adhieran entre sí. La disolución de las donas moleculares da como resultado el autoensamblaje molecular: los anillos se apilan para crear tubos largos y huecos formadosde alrededor de un millón de anillos. Son pajas extremadamente largas a escala molecular.
El equipo de Shimizu ha ideado los medios para sintetizar dos anillos diferentes que generan dos tubos moleculares distintos: uno tiene un orificio estrecho y ovalado y el otro tiene un orificio circular más grande.
Trabajando en colaboración con el laboratorio de Russ Bowers en la Universidad de Florida, Shimizu y su equipo publicaron recientemente un artículo en ACS Nano que demostró las propiedades únicas de flujo de gas de los tubos moleculares.
Utilizando xenón, un gas noble raro adecuado para estudios de resonancia magnética nuclear RMN, demostraron que el tubo de diámetro estrecho tiene suficiente espacio para que los átomos de gas fluyan a través de una sola lima. De hecho, ni siquiera había suficienteespacio para eso sin agregar un poco de presión.
"Las dimensiones del tubo son en realidad un poco más pequeñas que los átomos de xenón", dice Shimizu. "Bajo alta presión, el xenón se distorsiona un poco al ser empujado allí, y debido a que las muestras son tan homogéneas, el grupo Bowers escapaz de seguirlo realmente por RMN "
El tubo de gran diámetro es un tipo diferente de conducto. Es lo suficientemente ancho como para acomodar dos de los átomos de gas dentro de su circunferencia. El flujo a través del tubo de gran diámetro tiene suficiente espacio para que los átomos puedan adelantarse entre sí dentro de sus límites.
Ser capaz de comparar cómo los átomos de gas se difunden en las dos pajillas moleculares diferentes y comprender los procesos fundamentales involucrados es un área de investigación activa que podría tener un impacto industrial en la separación de gases y la tecnología de membrana en el futuro, dice Shimizu. Y las dos pajillas quesu equipo ha construido hasta ahora son solo un comienzo.
"Somos capaces de controlar el tamaño y la forma de las pajillas y los tipos de grupos funcionales que están en los canales", dice Shimizu. "Entonces podemos hacer algunas preguntas básicas sobre cómo interactúan los gases que fluyen a través del canalpared. Este es solo nuestro punto de partida "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Carolina del Sur . Original escrito por Steven Powell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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