(PhysOrg.com) - La humectabilidad, el grado en que un líquido se esparce sobre una superficie o se forma en gotas, es crucial para una amplia variedad de procesos. Influye, por ejemplo, con qué facilidad se empaña el parabrisas de un automóvil, y también afecta el funcionamiento de baterías avanzadas y sistemas de pilas de combustible.

Hasta ahora, la única forma de cuantificar esta importante característica de la superficie de un material ha sido medir las formas de las gotas que se forman en él, y este método tiene una resolución muy limitada. Pero un equipo de investigadores del MIT ha encontrado una forma de obtener imágenes que mejora la resolución de tales mediciones en un factor de 10. 000 o más, permitiendo una precisión sin precedentes en la determinación de los detalles de las interacciones entre líquidos y superficies sólidas. Además, el nuevo método se puede utilizar para estudiar curvas, superficies sólidas texturizadas o complejas, algo que no se pudo hacer anteriormente.

"Esto es algo impensable antes, "Dice Francesco Stellacci, el profesor asociado de desarrollo profesional Paul M. Cook de ciencia e ingeniería de materiales en el MIT, líder del equipo que desarrolló el nuevo método. “Nos permite hacer un mapa del mojado, " es decir, una vista detallada de exactamente cómo el líquido interactúa con la superficie hasta el nivel de moléculas o átomos individuales, en contraposición a la interacción promedio de toda la gota.

El nuevo método se describe en un artículo que aparece el 25 de abril en la revista Nanotecnología de la naturaleza . El autor principal es el becario postdoctoral Kislon Voďtchovsky, y el artículo es coautor de Stellacci y otros en el MIT, en Inglaterra, y en Italia. Stellacci explica que la capacidad de obtener imágenes tan detalladas es importante para el estudio de procesos como la catálisis, la corrosión y el funcionamiento interno de baterías y pilas de combustible, y muchos procesos biológicos como las interacciones entre proteínas.

Por ejemplo, Voďtchovsky dice:en investigación biológica, "Puede tener una muestra muy heterogénea, con todo tipo de reacciones por todos lados. Ahora podemos identificar ciertas áreas específicas que desencadenan una reacción ".

El método, desarrollado con el apoyo de la Swiss National Science Foundation y la Packard Foundation, funciona cambiando la programación que controla un microscopio de fuerza atómica (AFM). Este dispositivo utiliza una punta afilada montada en un voladizo vibrante, que escanea la superficie de una muestra y reacciona a la topología y las propiedades de la muestra para proporcionar imágenes muy detalladas. Stellacci y su equipo han variado un parámetro de imagen clave:hacen que el punto vibre solo unos pocos nanómetros (en lugar de decenas a cientos de nanómetros, que es típico).

"Al hacerlo, realmente mejora la resolución del AFM, ”Explica Stellacci. La resolución resultante, lo suficientemente fino como para mapear las posiciones de átomos o moléculas individuales, es "incomparable antes con los instrumentos comerciales, " él dice. Dicha resolución se había logrado antes con AFM especializados muy costosos, de los cuales solo existen unos pocos en el mundo, pero ahora puede ser igualado por los modelos comerciales mucho más comunes, de los cuales hay miles. Stellacci y sus colegas creen que la resolución mejorada se debe a la forma en que la punta vibratoria hace que el agua empuje repetidamente contra la superficie y disipe su energía allí. pero esta explicación aún debe ser probada y confirmada por otros investigadores.

Con su demostración de ambos un 10, Mejora de 000 veces en la resolución para la función específica de medir el humedecimiento de superficies y una mejora de 20 veces en la resolución general del AFM de menor costo, Stellacci dice que no está claro cuál de estas aplicaciones terminará teniendo más impacto.

Arvind Raman, profesor y académico universitario de ingeniería mecánica en la Universidad de Purdue, está de acuerdo en que estos avances tienen un potencial significativo. El método demostrado por este equipo, en el que Raman no estuvo involucrado, “Puede lograr rutinariamente una resolución atómica en superficies duras incluso con sistemas AFM comerciales, y proporciona una gran comprensión física de las condiciones óptimas en las que esto se puede lograr, ambos son logros muy importantes, " él dice. "Realmente creo que muchos en el campo de AFM se lanzarán a esto e intentarán usar la técnica".

Raman agrega que si bien la interpretación del equipo de por qué el método funciona como lo hace ofrece "un posible mecanismo detrás de la formación de la imagen, también existen otros mecanismos plausibles y será necesario estudiarlos en el futuro para confirmar el hallazgo ".