Los investigadores de EPFL han desarrollado una herramienta de imagen óptica para visualizar la química de la superficie en tiempo real. Imaginaron la química de la interfaz en la geometría confinada microscópicamente de un microcapilar de vidrio simple. El vidrio está cubierto con grupos hidroxilo -OH que pueden perderun protón, una reacción química muy estudiada que es importante en geología, química y tecnología. Un capilar de 100 micras de largo mostró una extensión notable en la constante de disociación de enlaces OH de superficie de un factor de mil millones. La investigación ha sido publicada en ciencia .
Los procesos geológicos, catalíticos, biológicos y químicos están impulsados por las heterogeneidades químicas de la superficie, los campos electrostáticos y el flujo. Para comprender estos procesos y permitir un mayor desarrollo de nuevos materiales y microtecnología, los investigadores del Laboratorio de BioFotónica Fundamental LBP de EPFL han diseñadoUn microscopio que puede rastrear, en tiempo real, los cambios espaciales tridimensionales en la estructura molecular y la química de los sistemas confinados, como las superficies curvas y los poros. El microscopio se utilizó para obtener imágenes de la estructura química de la superficie del interior de un microcapilar de vidrio.Los mapas de potencial de superficie se construyeron a partir de imágenes de milisegundos, y se determinó la constante de reacción química de cada píxel de 188 nm de ancho. Sorprendentemente, este sistema muy simple, que se utiliza en muchos dispositivos, mostró una notable expansión en la heterogeneidad de la superficie."Los hallazgos se han publicado en Science. Su método será una bendición para la comprensión fundamental electro procesos químicos, geológicos y catalíticos y para la construcción de nuevos dispositivos.
imagen del segundo armónico
Sylvie Roke, directora de la cátedra de fotomedicina Julia Jacobi de EPFL, ha desarrollado un conjunto único de herramientas ópticas para estudiar el agua y las interfaces acuosas en la nanoescala. Utiliza la generación de segundo armónico y suma de frecuencia, que son procesos ópticos enqué dos fotones de un determinado color se convierten en un nuevo color ". El proceso del segundo armónico involucra fotones de femtosegundo de 1000 nm, es decir, ráfagas de luz de 0.00000000000001 segundos, que se convierten en fotones de 500 nm, y esto ocurre solo ainterfaces ", dice Roke." Por lo tanto, es ideal para la microscopía interfacial. Desafortunadamente, el proceso es muy ineficiente. Pero mediante el uso de una serie de trucos ópticos, como imágenes de campo amplio y modelado de luz, pudimos mejorar tanto el rendimiento de la imagen.y la resolución, reduciendo el tiempo para grabar una imagen de minutos a 250 milisegundos "
Química de superficie sorprendente
Los investigadores luego tomaron imágenes de la reacción de desprotonación de la interfaz capilar / agua de sílice interna en tiempo real. La sílice es uno de los minerales más abundantes en la tierra, y su interacción con el agua da forma a nuestro clima y ambiente. Aunque muchos investigadores han caracterizado las propiedadesde la interfaz sílice / agua, no hay consenso sobre su reactividad química. Roke continúa: "Nuestros datos muestran por qué hay una notable expansión en la reactividad de la superficie, incluso en una porción muy pequeña de un capilar. Nuestros datos ayudarán en el desarrollode modelos teóricos que son más efectivos para capturar esta sorprendente complejidad. Además, nuestro método de imagen puede usarse para una amplia variedad de procesos, como para analizar el funcionamiento en tiempo real de una pila de combustible, o para ver qué faceta estructural deun mineral es más activo químicamente. También podríamos obtener más información sobre los nanocanales y los poros artificiales y naturales.
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Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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