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Immaginografia ad alta risoluzione delle interfacce

I processi che avvengono all’interfaccia tra diversi materiali con fasi uguali o diverse sono alla base di molti fenomeni importanti in chimica, biologia e scienza dei materiali. Gli scienziati finanziati dall’UE hanno sviluppato nuove tecniche di immaginografia che consentono la visualizzazione di immagini chiare delle reazioni interfacciali, tre volte più veloci rispetto ai metodi tradizionali.
Immaginografia ad alta risoluzione delle interfacce
Le reazioni elettrochimiche che spesso si svolgono a livello di interfaccia solidi/liquidi implicano uno scambio di materiale ai confini di fase tale che le interfacce sono chimicamente in continuo mutamento. Tali reazioni dipendono principalmente dal trasporto di massa dei reagenti tra la soluzione madre e un’area vicina a una superficie carica, così come dal tasso di trasferimento degli elettroni. È fondamentale una dettagliata comprensione delle complesse relazioni tra assorbimento di reagenti elettrochimici, composti intermedi o prodotti sulla superficie dell’elettrodo, reattività superficiale e morfologia dell’interfaccia, per un controllo efficiente dei processi elettrochimici.

La microscopia a scansione di sonda elettrochimica è un potente strumento per il controllo, l’analisi e la visualizzazione dei flussi interfacciali. Il progetto FUNICIS (Functional ion conductance and sensing), finanziato dall’UE, ha ampliato le funzionalità di questo metodo di microscopia con funzionale acquisizione delle immagini relative alle interfacce importanti a livello tecnologico.

Gli scienziati hanno sviluppato un nuovo metodo di immaginografia, il quale registra mappe di alta qualità delle proprietà interfacciali funzionali (per esempio la reattività). L’efficienza di questo metodo avanzato è stata dimostrata su nanoparticelle catalitiche, superfici modificate e nanotubi di carbonio.

Questa nuova piattaforma di acquisizione delle immagini ha permesso la registrazione di “filmati” piuttosto che di singole immagini di reazioni elettrochimiche alle interfacce, offrendo un nuovo livello di comprensione sull’attività chimica dei materiali. La nuova tecnica sviluppata per i filmati di alta qualità dell’attività chimica è inoltre stata implementata con successo nella scansione della microscopia a conduttanza ionica.

Il team ha inoltre ideato un ulteriore metodo per la produzione e l’acquisizione di immagini in relazione a complesse nanostrutture 3D, basato sull’uso di sonde doppie con nanopipette. Il controllo elettrochimico dei flussi ionici consente una stampa 3D ad alta risoluzione nanometrica.

Il progetto FUNICIS ha sviluppato una famiglia di innovativi metodi di immaginografia in grado di visualizzare a livello quantitativo i flussi interfacciali, con risoluzione e frequenza dei fotogrammi senza precedenti. Gli sviluppi vantano implicazioni importanti circa la comprensione delle reazioni elettrochimiche.

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Keywords

Immaginografia, interfacce, reazioni elettrochimiche, FUNICIS, conduttanza ionica