Diameter-afhankelijke faseoverganen in ééndimensionale rijen van moleculen ingebracht in koolstof nanobuizen.

De eigenschappen en functies van vele systemen in biologie, geologie, katalyse en nanofluidica worden bepaald door de opsluiting van moleculen in kleine nanokanalen. Bijvoorbeeld, water moleculen spelen een cruciale rol in het selectief transport door cell membranen. Enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNTs) kunnen gesynthetiseerd worden met een brede waaier van diameters in het nanometer gebied, elk tot op atomaire precisie bepaald. Deze unieke materialen bezitten bovendien een holle structuur met ondoordringbare wanden en hebben typisch een gigantische lengte/diameter verhouding waardoor ze een ideaal modelsysteem vormen om het gedrag van moleculen, beperkt tot ééndimensionale rijen te bestuderen. In dit project zullen we gebruik maken van de vibrationele en elektronische resonanties van SWCNTs als ultragevoelige probes voor de moleculaire stapeling binnenin de SWCNTs. Geautomatiseerde golflengteafhankelijke resonante Raman verstrooiing en fluorescentie-excitatie experimenten zullen uitgevoerd worden als functie van temperatuur om de verschillende fases, en hun overgangen, te bestuderen van zowel water als andere moleculen die binnenin SWCNTs met verschillende diameters gebracht zullen worden. De gedetailleerde studie van de fase overgangen zal gecombineerd worden met moleculaire dynamica berekeningen om zo het effect van moleculaire inkapseling te bestuderen, wat uiteindelijk kan helpen voor het ontwerpen van ultraselectieve filtermembranen, sensoren en nanofluidica toepassingen.

Trefwoorden:KOOLSTOFNANOBUIZEN, FASETRANSITIES, OPSLUITINGSFENOMENEN, OPTISCHE SPECTROSCOPIE

Disciplines:Fysica van gecondenseerde materie en nanofysica, Optische eigenschappen en stralingsinteracties, Fase transformaties