Las cargas y su transporte son parte integral de la función de dispositivos electrónicos, baterías y sistemas biológicos. Las cargas que se acumulan en la interfaz entre un electrodo sólido y una solución electrolítica que contiene iones que llevan cargas, pueden afectar la interacción electrodo-electrolito comoasí como procesos como la corrosión y la adhesión molecular. En consecuencia, es importante obtener una imagen clara de las cargas acumuladas en dichas interfaces para mejorar nuestra comprensión de los fenómenos interfaciales en una variedad de sistemas. Sin embargo, la imagen del espacio tridimensional 3DLa distribución de cargas acumuladas en las interfaces ha sido difícil porque es un desafío medir la distribución de carga lateral en una interfaz sólido-líquido.
Un equipo de la Universidad de Kanazawa ha desarrollado un enfoque de microscopía llamado microscopía de potencial eléctrico de circuito abierto 3D OL-EPM para visualizar la distribución de carga en el espacio real en la interfaz entre un electrodo y un electrolito. Los investigadores desarrollaron 3D OL-EPMoptimizando primero su técnica OL-EPM bidimensional existente.
"El OL-EPM convencional está limitado por la influencia de la interacción de largo alcance entre la muestra y la punta del microscopio y el voladizo", dice el primer autor Kaito Hirata. "Minimizamos esta influencia al mejorar las ecuaciones utilizadas para calcular el potencial en OL-EPM "
Estas ecuaciones mejoradas permitieron restar la fuerza de largo alcance que actúa sobre la punta del microscopio y el voladizo de los datos medidos. Como resultado, las fuerzas de corto alcance que se originan de las cargas acumuladas en la doble capa eléctrica se observaron como cambios del localpotencial superficial. La capacidad de las ecuaciones mejoradas para calcular las distribuciones de carga interfacial se determinó usando dos electrodos con diferente comportamiento de acumulación de carga. Las características opuestas de acumulación de carga en los dos electrodos se capturaron con éxito usando las ecuaciones OL-EPM mejoradas.
El enfoque mejorado de OL-EPM se combinó luego con una técnica de escaneo de puntas 3D para proporcionar 3D OL-EPM. El equipo usó 3D OL-EPM para visualizar la acumulación de carga en la interfaz entre un electrodo de alambre de cobre y un electrolito de sal.los resultados proporcionaron información valiosa sobre la distribución de carga en la interfaz electrodo-electrolito.
"Podemos usar 3D OL-EPM para investigar las reacciones electroquímicas y las condiciones de la solución local en las interfaces electrodo-electrolito", explica el autor correspondiente Takeshi Fukuma. "La información obtenida de tales experimentos es importante para campos como la electroquímica, la electrónica ybiología."
La capacidad de obtener datos en el espacio real sobre la distribución de carga a nanoescala en las interfaces electroactivas promete aumentar nuestra comprensión de los fenómenos interfaciales y ayudar al progreso en la investigación de la electrónica y la batería.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kanazawa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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