Suceden cosas interesantes en las interfaces, y cuando los sólidos se encuentran con los líquidos, no es una excepción. Comprender los complejos fenómenos que tienen lugar en esta interfaz 'sólido-líquido' podría darnos pistas importantes sobre cómo construir mejores dispositivos médicos y baterías de mayor duración. pero hasta la fecha ha sido difícil entender cómo se comportan los iones químicos en la solución en esta coyuntura crucial. Hasta ahora, es decir.
Un equipo dirigido por científicos de UCD ha desarrollado una nueva herramienta para crear una imagen más clara de lo que está sucediendo en esta interfaz. y de manera crucial, puede hacer esto en la nanoescala. El procedimiento, que se publica en Comunicaciones de la naturaleza , se coloca para permitir la investigación en ciencia biológica y de los materiales.
"La interfaz sólido-líquido es la ubicación de muchos aspectos físicos importantes, procesos biológicos y químicos, "explica el investigador Liam Collins, que está completando un doctorado. en el grupo de funciones de nanoescala. "Si quieres entender los biosistemas, enfermedades y biomateriales novedosos, o procesos en sistemas energéticos como baterías, es necesario comprender qué sucede en la interfaz sólido-líquido ".
Lo que sucede a nivel atómico en esta interfaz puede tener un impacto a un nivel más visible o macroscópico:la forma en que funciona el cuerpo, o qué tan rápido se agota una batería, por ejemplo, para que las técnicas que pueden operar en escalas de longitud atómica puedan mejorar nuestra comprensión fundamental de los materiales y dispositivos, señala Collins, quien trabaja con el Dr. Brian Rodríguez en el Instituto de Investigación Biomolecular y Biomédica de UCD Conway.
Técnicas existentes, como el microscopio de fuerza atómica, ya permiten a los investigadores obtener una buena 'vista' de las estructuras físicas en la interfaz sólido-líquido, pero no cómo se comportan los iones en esta interfaz, explica:"Así que nos propusimos unir la información estructural con la función electroquímica".
Para obtener esta vista multimodal, Collins trabajó con colegas en UCD, El Laboratorio Nacional Oak Ridge en los EE. UU. Y la Universidad Nacional Taras Shevchenko de Kiev en Ucrania para desarrollar una técnica llamada microscopía de fuerza electroquímica (EcFM).
El beneficio de la nueva técnica es que permite a los investigadores obtener una imagen más clara de lo que está sucediendo en esta interfaz clave sólido-líquido in situ en lugar de realizar mediciones en el aire y extrapolar a líquidos. explica Collins.
Los científicos ahora están centrando su atención en nuevos materiales, uno es una forma de carbono ultrafino llamado grafeno, que tiene aplicaciones en almacenamiento de energía. "Probablemente la mejora inmediata que se derive de esta técnica EcFM será una mejor comprensión de los sistemas de energía como los condensadores de doble capa y las baterías de iones de litio, "dice Collins." Si podemos entender los procesos en la nanoescala aquí, a su vez, nos permitirá mejorar la eficiencia y la vida útil de los dispositivos ".
También está atento a una amplia gama de aplicaciones a más largo plazo que podrían provenir de una mejor comprensión de la relación entre la estructura y la función en los sistemas biológicos. "Eso puede ayudarnos a desarrollar baterías in vivo que aprovechen los biocombustibles, o para entender enfermedades, como la enfermedad de Alzheimer, a un nivel fundamental ".
