El protón H + consiste en un solo ion de hidrógeno, el más pequeño y ligero de todos los elementos químicos. Estos protones se encuentran naturalmente en el agua, donde una pequeña proporción de moléculas de H2O se separan espontáneamente. Su cantidad en un líquido determina si la solución es ácidao básico. Los protones también son extremadamente móviles, se mueven a través del agua saltando de una molécula de agua a otra.
Transporte de protones en interfaces agua-sólido
La forma en que funciona este proceso de transporte en un cuerpo de agua se conoce relativamente bien. Pero la presencia de una superficie sólida puede afectar drásticamente el comportamiento de los protones, y los científicos actualmente tienen muy pocas herramientas para medir estos movimientos en el agua-interfaces sólidas. En este nuevo estudio, Jean Comtet, un investigador postdoctoral en la Escuela de Ingeniería de EPFL STI, ha proporcionado la primera visión del comportamiento de los protones cuando el agua entra en contacto con una superficie sólida, bajando al máximoescala de un solo protón y una sola carga. Sus hallazgos, publicados en la revista Nanotecnología de la naturaleza , revelan que los protones tienden a moverse a lo largo de la interfaz entre estos dos medios. El estudio se benefició de la ayuda de investigadores del Departamento de Química de la École Normale Supérieure ENS en París que realizaron simulaciones.
defectos cristalinos
Comtet estudió la interfaz entre el agua y un cristal de nitruro de boro, un material extremadamente liso. "La superficie del cristal puede contener defectos", dice Comtet. "Encontramos que estas imperfecciones actúan como marcadores, reemitiendo luz cuando un protón se une"Utilizando un microscopio de súper resolución, pudo observar estas señales de fluorescencia y medir la posición de los defectos dentro de unos 10 nanómetros, un grado increíblemente alto de precisión. Más interesante aún, el estudio reveló nuevas ideas enla forma en que se activan los defectos cristalinos. "Observamos defectos en la superficie del cristal que se iluminaban uno tras otro cuando entraban en contacto con el agua", agrega Comtet. "Nos dimos cuenta de que este patrón de iluminación fue producido por un solo protón saltando del defectoal defecto, generando una vía identificable "
Un gran avance experimental
Uno de los hallazgos clave del estudio es que los protones tienden a moverse a lo largo de la interfaz agua-sólido. "Los protones continúan moviéndose, pero abrazando la superficie del sólido", explica Comtet. "Es por eso que vemos este tipo depatrones ". Aleksandra Radenovic, profesora del Laboratorio de Biología Nanoescala LBEN de EPFL, agrega:" Este es un gran avance experimental que fomenta nuestra comprensión de cómo las cargas en el agua interactúan con superficies sólidas ".
"Nuestras observaciones, en este contexto específico, pueden extrapolarse fácilmente a otros materiales y entornos", dice Comtet. "Estos descubrimientos podrían tener implicaciones importantes en muchos otros campos y disciplinas, desde la comprensión de los procesos biológicos en la interfaz de la membrana celular hastadiseñando filtros y baterías más eficientes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Original escrito por Valérie Geneux. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :