Un escalón indio a nanoescala. Así es como el postdoctorado Nakkiran Arulmozhi llama al patrón que vio cuando corroyó un tipo especial de cristal de platino. Las imágenes únicas muestran la destructividad del proceso, sino también mostrar lo predecible que es.

La corrosión puede producirse de diferentes formas. Corrosión anódica, por ejemplo, se conoce como óxido en su bicicleta. La superficie se oxida y el óxido metálico formado puede disolverse si las condiciones son adecuadas. "En primer lugar, pensamos que esto también sucedería con los electrodos de platino del mundo real, "dice Arulmozhi. Hitachi High-Tech Corporation, una empresa japonesa, preguntó el supervisor de Arulmozhi, Marc Koper, Catedrático de Catálisis y Química de Superficies, para investigar el desgaste de los electrodos con la esperanza de que puedan mejorar su vida útil.

Giro inesperado

Los investigadores pronto descubrieron que estaba pasando algo más y publicaron sus hallazgos en la revista. PNAS . "Parece muy probable que esto no sea anódico, pero corrosión catódica, "dice Koper. En este proceso, un metal se reduce, creando un hidruro metálico. "Pensarías que esto no es posible en absoluto, porque un metal ya está completamente reducido. Pero en condiciones catódicas, en otras palabras a un voltaje negativo, el platino se corroe ".

Los compuestos que surgen de la corrosión catódica son extremadamente inestables, por lo que no puede medirlos directamente. "Tenemos que asumir que se forman y reaccionan con una molécula de agua en muy poco tiempo, haciendo que se oxiden de nuevo a platino, "dice Koper." Lo que podemos ver, sin embargo, es que la estructura del material cambia ".

No al azar

Arulmozhi visualizó el proceso mediante la corrosión de cristales de platino especialmente diseñados de forma controlada. Una superficie de metal normalmente consiste en un revoltijo de las denominadas facetas. En cada faceta, los átomos están dispuestos de una manera específica. Arulmozhi hizo los cristales de tal manera que sabía exactamente dónde se encuentra cada faceta y cómo se construye la estructura atómica.

"Vi que el proceso de desgaste del platino difiere según la faceta, "dice Arulmozhi. En las imágenes, puedes ver como la faceta de color verde, Pt (110), apenas se corroe, mientras que la superficie de color azul, Pt (100), se somete a un proceso que los investigadores denominan grabado fractal. "El desgaste comienza en forma de cuadrado. Lentamente, esto se transforma en una pirámide invertida, en el que eventualmente se crea un hermoso fractal con varias ramas. Me recuerdan a un peldaño indio pero a nanoescala ".

"Nunca esperábamos que este proceso fuera tan ordenado, ", dice Koper." Hace que la corrosión catódica sea predecible y, con suerte, podemos hacer un uso inteligente de eso, por ejemplo, diseñando electrodos de platino con solo estructuras atómicas que no se corroen o apenas se corroan ".

En otros casos, La corrosión catódica es un factor deseable. "Puedes hacer nanopartículas con ellas, ", dice Arulmozhi." Estos se crean cuando una partícula de metal se desprende de la superficie a través de la corrosión y se une a otra partícula de metal en la solución. En ese caso quieres un material de facetas que se desgasten con facilidad, como Pt (100) ".