p Os pesquisadores que trabalham dentro do programa Separations Science do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) conseguiram acoplar uma forma altamente controlada de modificação de superfícies, chamado pouso suave de íons, com uma célula eletroquímica projetada e construída por PNNL para obter um controle preciso sobre a composição química de interfaces complexas. Uma vez alcançado, isso permitiu que eles fizessem alterações átomo por átomo nos eletrodos para estudar o efeito no desempenho e na estabilidade. p Os experimentos, combinado com cálculos teóricos por colaboradores na Espanha, foram publicados em um ACS Nano artigo intitulado "Controlando a atividade e estabilidade de interfaces eletroquímicas usando substituição átomo por átomo de metal de espécies redox." Eles revelaram que a substituição de apenas um a três átomos de tungstênio por átomos de molibdênio em complexos aglomerados de átomos de metal resultou em uma melhora pronunciada em seu comportamento eletrônico, que controla a eficiência com que essas espécies aceitam elétrons para aplicações de separação.

p Em dispositivos eletroquímicos usados ​​para separações, as interfaces são complexas. Muita coisa está acontecendo ao mesmo tempo como íons eletroativos, moléculas de solvente, e eletrólitos de suporte interagem, trocando elétrons e massa durante os processos de transferência de carga. Para entender esses processos, é necessário desacoplar as diferentes transferências de carga e interações iônicas que ocorrem nos eletrodos. Neste estudo, os pesquisadores fizeram exatamente isso, e ainda mais, exerceu controle sobre o processo ajustando eletrodos no nível atômico.

p "Os insights atomicamente precisos obtidos de nossos experimentos e cálculos teóricos nos permitiram desenvolver interfaces eletroquímicas eficientes usando ânions superativos que não teriam sido identificados usando técnicas convencionais que amostram misturas heterogêneas, "disse o químico da PNNL Venkateshkumar Prabhakaran, autor principal do estudo. "Esta abordagem pode ser amplamente adotada para estudar interfaces eletroquímicas em outras tecnologias relacionadas, que pode atender às necessidades futuras da nação em separações químicas, geração de energia, e armazenamento. "

p Os pesquisadores agora estão estudando como modular a eficiência da separação de íons diferentes em solução usando eletrodos bem definidos com ânions e camadas de membrana precisamente controlados. Os insights fundamentais obtidos na compreensão de interfaces eletroquímicas de nível molecular podem servir como uma base para projetar eletrodos superiores para separações, ou mesmo armazenamento de energia, na escala do dispositivo.