Esquema de la detección por retroalimentación óptica de las firmas hidrodinámicas de nucleación. a Sonda orientada verticalmente (VOP) escaneada por encima de los núcleos de Cu nacientes en el electrodo ITO (gris). El gradiente azul representa la fuerza de la interacción de la fuerza de corte alrededor de los núcleos causada por las capas de hidratación. La línea punteada roja muestra la intensidad de dispersión utilizada como punto de ajuste para mantener la punta de la sonda a una separación constante de la superficie del portaobjetos de ITO. b La caída exponencial del campo evanescente con la distancia (eje z) desde la superficie del ITO y cómo esto se relaciona con el punto de ajuste de intensidad en el panel a. c Representación esquemática del contraste (cambio de frecuencia de la sonda) inducido por la interacción de fuerza de corte experimentada por la punta mientras se escanea por encima de los núcleos en evolución en un punto de ajuste dado. d Amplitud de oscilación de VOP en función de la distancia desde una superficie de mica limpia en agua ultrapura. Esta curva ilustra la interacción de la capa de hidratación en las imágenes de HS-LMFM. Crédito:Universidad de Bristol
Galvanoplastia, o electrodeposición, es uno de los procesos más importantes de la química, en el que un catión metálico en solución puede reducirse a su forma elemental aplicando un potencial eléctrico a un electrodo.
Esto permite realizar contactos eléctricos en circuitos integrados con precisión nanométrica.
A pesar de décadas de investigación en todo el mundo, visualizar las primeras etapas de la electrodeposición, la formación del primer núcleo, sigue siendo un desafío formidable.
Un trabajo colaborativo que involucra a las Escuelas de Química de la Universidad de Bristol, Physics and the Bristol Center for Functional Nanomaterials CDT ha ideado un enfoque completamente nuevo para monitorear el proceso que conduce al nacimiento de un núcleo en tiempo real.
Escribiendo en el diario Comunicación de la naturaleza , el equipo muestra cómo la detección de perturbaciones locales muy pequeñas de la estructura del agua cerca de la superficie, Se puede seguir la compleja dinámica de las primeras etapas de la electrodeposición.
David Fermín, Catedrático de Electroquímica y autor principal del trabajo, dijo:"Este es un desarrollo muy emocionante que empuja los límites de la resolución espacio-temporal de los procesos electroquímicos.
"Existen métodos altamente sofisticados que permiten monitorear fenómenos a escala atómica, pero comprometiendo la dinámica del proceso, mientras que otros métodos pueden seguir una dinámica muy rápida, pero no podemos 'ver' dónde ocurren en el espacio ".
Empleando microscopía de fuerza molecular lateral, desarrollado por el equipo del profesor Mervyn Miles en la Facultad de Física, el equipo pudo detectar la formación de un núcleo metálico siguiendo las perturbaciones de las propiedades viscoelásticas de las capas de hidratación con resolución nanométrica.
Este microscopio funciona detectando pequeños cambios en la oscilación de una punta muy afilada como resultado de la fuerza pura introducida por las capas de agua.
El aspecto fascinante de este enfoque es que podemos detectar cambios muy sutiles en la estructura del agua en tiempo real.
Según el profesor Fermín, este es solo un ejemplo (y muy desafiante) de la nueva ciencia que este microscopio único puede revelar en campos como la electroquímica interfacial y la catálisis de energía.
