La forma en que un líquido interactúa con la superficie de un sólido es importante en baterías y celdas de combustible, producción química, fenómenos de corrosión, y muchos procesos biológicos.

Para comprender mejor esta interfaz sólido-líquido, Los investigadores de Berkeley Lab desarrollaron una plataforma para explorar estas interacciones en condiciones reales ("in situ") a nanoescala utilizando una técnica que combina luz infrarroja con una sonda de microscopía de fuerza atómica (AFM). Los resultados fueron publicados en la revista Nano letras .

El equipo exploró la interacción del grafeno con varios líquidos, incluyendo agua y un líquido electrolítico de batería común. El grafeno es una forma de carbono atómicamente delgada. Su estructura atómica de una sola capa le da al material algunas propiedades únicas, incluyendo una increíble resistencia mecánica y alta conductividad eléctrica.

Los investigadores utilizaron un haz de luz infrarroja producido en la fuente de luz avanzada de Berkeley Lab y lo enfocaron en la punta de una sonda AFM que escaneaba una sección de grafeno en contacto con los líquidos. La técnica de infrarrojos proporciona una forma no destructiva de explorar la química activa a nanoescala de la interfaz sólido-líquido.

Midiendo la luz infrarroja dispersada por la punta de la sonda, los investigadores recopilaron detalles sobre los compuestos químicos y la concentración de partículas cargadas a lo largo de la interfaz sólido-líquido. La misma técnica, que reveló características ocultas en esta interfaz que no se vieron con métodos convencionales, se puede utilizar para explorar una variedad de materiales y líquidos.

Investigadores de la División de Ciencias de los Materiales del Laboratorio, Fundición Molecular, y la División de Almacenamiento de Energía y Recursos Distribuidos participaron en el estudio. Molecular Foundry y Advanced Light Source son instalaciones para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE.