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  • Quando solidi e liquidi si incontrano:in dettaglio su scala nanometrica

    La luce infrarossa è focalizzata sulla punta metallica affilata di un microscopio a forza atomica, consentendo l'acquisizione di spettri vibrazionali da un'interfaccia grafene-liquido. Credito:Artem Baskin, Jonathon Larson/Berkeley Lab

    Il modo in cui un liquido interagisce con la superficie di un solido è importante nelle batterie e nelle celle a combustibile, produzione chimica, fenomeni di corrosione, e molti processi biologici.

    Per comprendere meglio questa interfaccia solido-liquido, i ricercatori del Berkeley Lab hanno sviluppato una piattaforma per esplorare queste interazioni in condizioni reali ("in situ") su scala nanometrica utilizzando una tecnica che combina la luce infrarossa con una sonda di microscopia a forza atomica (AFM). I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nano lettere .

    Il team ha esplorato l'interazione del grafene con diversi liquidi, compresa l'acqua e un comune liquido elettrolitico della batteria. Il grafene è una forma atomicamente sottile di carbonio. La sua struttura atomica a strato singolo conferisce al materiale alcune proprietà uniche, tra cui un'incredibile resistenza meccanica e un'elevata conduttività elettrica.

    I ricercatori hanno utilizzato un raggio di luce infrarossa prodotto presso l'Advanced Light Source del Berkeley Lab e lo hanno focalizzato sulla punta di una sonda AFM che ha scansionato una sezione di grafene a contatto con i liquidi. La tecnica a infrarossi fornisce un modo non distruttivo per esplorare la chimica attiva su nanoscala dell'interfaccia solido-liquido.

    Misurando la luce infrarossa diffusa dalla punta della sonda, i ricercatori hanno raccolto dettagli sui composti chimici e sulla concentrazione di particelle cariche lungo l'interfaccia solido-liquido. La stessa tecnica, che ha rivelato caratteristiche nascoste in questa interfaccia che non sono state viste utilizzando metodi convenzionali, può essere utilizzato per esplorare una vasta gamma di materiali e liquidi.

    Ricercatori della Divisione di Scienze dei Materiali del Laboratorio, Fonderia Molecolare, e la divisione Energy Storage e Distributed Resources hanno partecipato allo studio. La Molecular Foundry e Advanced Light Source sono strutture per gli utenti dell'Office of Science del DOE.


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