MILANO - Le interazioni tra elettrodi ed elettroliti sono notoriamente difficili da analizzare, seppur fondamentali da individuare: la struttura dell'acqua in queste superfici influisce sulle reazioni di molti fenomeni naturali.
I ricercatori guidati da Jian-Feng Li e Jun Cheng hanno combinato la spettroscopia Raman (tecnica di analisi dei materiali basata sul fenomeno di diffusione di una radiazione elettromagnetica monocromatica) e le simulazioni di dinamica molecolare per studiare l'orientamento delle molecole d'acqua sulle superfici elettrochimiche.
L’esperimento è stato pubblicato su Physics World.
L’esperimento
I ricercatori hanno posizionato nanoparticelle d'oro con gusci di silice ultrasottili su una superficie a cristallo singolo e applicato una potenziale polarizzazione per creare un "hotspot" tra la superficie e la nanoparticella. Dai cambiamenti spettroscopici registrati mentre modificavano il potenziale attraverso gli elettrodi, i ricercatori hanno scoperto tre regimi distinti di acqua presenti sulla superficie.
L’orientamento dell'acqua
A una polarizzazione potenziale di -1,3 V al di sotto del potenziale di carica zero, ovvero quando la superficie dell'elettrodo è scarica, le molecole di acqua si “orientano" parallelamente rispetto alla superficie dell'elettrodo. T
ra -1.3 e -1.85 V le molecole d'acqua si inclinano leggermente in modo che un legame idrogeno appaia quasi parallelo alla superficie e l'altro si inclini verso l'elettrodo caricato negativamente. Infine a basse tensioni le molecole d'acqua si orientano perpendicolarmente rispetto all’elettrodo.
Lo studio permetterà di migliorare notevolmente la conoscenza dei ricercatori circa l’interazione dell'acqua con le superfici elettrochimiche, ottimizzando il comportamento degli elettrodi.
di Salvatore Galeone
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