Les chercheurs qui étudient la façon dont les fluides se déplacent à travers des canaux nanométriques ont été surpris de découvrir que les fluides ne s'écoulent pas aussi bien dans toutes les directions. Contrairement au comportement du monde macroscopique, les chercheurs ont découvert que l'alcool méthylique, lorsqu'il a été placé dans un réseau de canaux nanométriques dans un minéral appelé zéolithe, diffusé 1, 000 fois plus rapide dans un sens que dans un autre. C'est la première preuve connue d'une diffusion aussi inégale de molécules dans un matériau nanoporeux. Cet écoulement fortement déséquilibré s'est produit malgré le fait que les diamètres des canaux respectifs sont assez similaires. Dans le minéral, deux types de canaux nanométriques sont présents :les canaux à 8 et 10 anneaux. Les chiffres se réfèrent à la taille relative des pores dans le matériau, bien qu'ils soient de taille extrêmement proche avec seulement de subtiles différences de géométrie. Les molécules d'alcool méthylique étaient initialement stockées à l'intérieur d'une cellule optique.
Au début de l'expérience, la pression dans l'atmosphère environnante est augmentée instantanément et maintenue constante pour le reste de l'expérience. Les molécules de méthanol entrent alors volontairement dans la zéolithe puisqu'elles préfèrent naturellement être dans la zéolithe qu'en phase gazeuse. Une fois à l'intérieur du minéral, les chercheurs ont mesuré la concentration de particules à divers points le long des pores. A partir de ces profils, ils ont pu calculer le flux de particules (nombre de particules qui traversent une certaine zone en un certain temps) et ont observé le flux fortement biaisé.
Des recherches antérieures ont indiqué que la diffusivité d'une molécule invitée à l'intérieur d'un réseau de pores est extrêmement sensible au rapport entre la fenêtre des pores et le diamètre de la molécule, en particulier si les deux quantités sont proches l'une de l'autre, comme c'était le cas pour les canaux zéolithiques et les atomes d'alcool méthylique. Les chercheurs de cette étude spéculent que puisque la fenêtre à 8 anneaux est légèrement plus petite que la fenêtre à 10 anneaux, une diffusivité plus faible (et donc un flux plus faible) peut être attendue. Une autre raison pourrait être la géométrie différente des pores (droits dans le cas des canaux à 10 anneaux par rapport aux fenêtres et cavités dans les canaux à 8 anneaux).
Présenté dans les AIP Journal de physique chimique , cette découverte apparemment contre-intuitive a des implications de grande envergure pour la compréhension, développement, et l'exploitation de nouveaux matériaux microscopiques, y compris les nanotubes et les membranes cellulaires « intelligentes » pour l'administration ciblée de médicaments, dont la fonctionnalité est basée sur une dépendance directionnelle extrême des mobilités moléculaires.
