Esquema da detecção por feedback óptico das assinaturas hidrodinâmicas de nucleação. uma sonda orientada verticalmente (VOP) digitalizada acima dos núcleos Cu nascente no eletrodo ITO (cinza). O gradiente azul representa a intensidade da interação da força de cisalhamento em torno dos núcleos causada pelas camadas de hidratação. A linha tracejada vermelha mostra a intensidade de dispersão usada como ponto de ajuste para manter a ponta da sonda em uma separação constante da superfície da lâmina ITO. b O decaimento exponencial do campo evanescente com a distância (eixo z) da superfície do ITO e como isso se relaciona com o ponto de ajuste de intensidade no painel a. c Representação esquemática do contraste (mudança de frequência da sonda) induzido pela interação força de cisalhamento experimentada pela ponta durante a varredura acima dos núcleos em evolução em um determinado ponto de ajuste. d Amplitude de oscilação do VOP em função da distância de uma superfície de mica limpa em água ultra-pura. Esta curva ilustra a interação da camada de hidratação na imagem HS-LMFM. Crédito:University of Bristol
Galvanoplastia, ou eletrodeposição, é um dos processos mais importantes da química, em que um cátion metálico em solução pode ser reduzido à sua forma elementar pela aplicação de um potencial elétrico a um eletrodo.
Isso permite que os contatos elétricos sejam feitos em circuitos integrados com precisão nanométrica.
Apesar de décadas de pesquisas em todo o mundo, visualizar os estágios iniciais da eletrodeposição - a formação do primeiro núcleo - continua sendo um desafio formidável.
Um trabalho colaborativo envolvendo as Escolas de Química da University of Bristol, O CDT de Física e do Centro de Nanomateriais Funcionais de Bristol apresentou uma abordagem totalmente nova para monitorar o processo que leva ao nascimento de um núcleo em tempo real.
Escrevendo no jornal Comunicação da Natureza , a equipe mostra como detectar uma perturbação local muito pequena da estrutura da água perto da superfície, a dinâmica complexa dos estágios iniciais da eletrodeposição pode ser rastreada.
David Fermin, Professor de Eletroquímica e principal autor do trabalho, disse:"Este é um desenvolvimento muito emocionante que empurra os limites da resolução espaço-temporal dos processos eletroquímicos.
“Existem métodos altamente sofisticados que permitem monitorar fenômenos em escala atômica, mas comprometendo a dinâmica do processo, enquanto outros métodos podem seguir uma dinâmica muito rápida, mas não podemos 'ver' onde eles acontecem no espaço. "
Empregando Microscopia de Força Molecular Lateral, desenvolvido pela equipe do Professor Mervyn Miles na Escola de Física, a equipe foi capaz de detectar a formação de um núcleo metálico seguindo perturbações das propriedades visco-elásticas das camadas de hidratação com resolução nanométrica.
Este microscópio funciona detectando pequenas mudanças na oscilação de uma ponta muito afiada como resultado da força bruta introduzida pelas camadas de água.
O aspecto fascinante dessa abordagem é que podemos detectar mudanças muito sutis na estrutura da água em tempo real.
De acordo com o professor Fermin, este é apenas um exemplo (e um muito desafiador) da nova ciência que este microscópio exclusivo pode revelar em campos como eletroquímica interfacial e catálise para energia.
