Las interfases entre metal y agua se emplean en la tecnología energética. A fin de conocer mejor este tipo de interfases, su estructura y los cambios que se producen, un equipo investigador ha desarrollado un estudio.
Nanopartículas con grandes aplicaciones
El concepto de interfases fue definido por los científicos hace más de un siglo. A fin de razonar las interfases en agua, el concepto ha sido fundamentado en el modelo de doble capa electroquímica. En el proceso, los portadores de carga compensan la carga eléctrica excesiva que se produce en el metal. Las cargas de tipo opuesto, son segregadas a través de moléculas de agua. Esta separación de carga, facilita el almacenamiento de la energía y su posterior liberación.
Una investigación para la utilización de nanopartículas. Este tipo de partículas, se caracteriza por ofrecer un tamaño miles de veces menor al del cabello humano. Debido a esta óptima relación entre superficie y volumen, son idóneas para ser usadas en este proceso. Por lo tanto, han sido objeto de estudio por parte de los investigadores para hallar posibles aplicaciones.
Las nanopartículas se caracterizan por ofrecer un tamaño miles veces menor al de un cabello
Nanopartículas de platino y de oro en el desarrollo de la investigación. Como indica Kristina Tschulik, miembro del equipo, fue necesario desarrollar un método que permitiera medir corrientes de descarga en nanopartículas individuales cercanas. Esto permitió hacer un seguimiento de la capacidad de la doble capa electroquímica y su reordenamiento, facilitando el desarrollo de la investigación sobre interfases en agua.
En el estudio, fue necesario contar con el método de medición de corrientes de descarga. De no contar con este sistema, los investigadores no hubieran podido establecer una diferenciación entre los efectos provocados por la interacción de nanopartículas. Esta fue una cuestión de extrema importancia en el desarrollo del estudio puesto que millones de nanopartículas se encuentran en un electrodo convencional.
Contar con un método de medición de corrientes de descarga fue esencial en la investigación
Simulación a través de ordenador
Dispersión de nanopartículas coloidales en el proceso de investigación. Mahnaz Azimzadeh, miembro del equipo investigador, empleó lo que se conoce por dispersión de nanopartículas coloidales. Así, las nanopartículas se distancian entre ellas, extendiéndose en una solución de agua, al ser golpeadas aleatoriamente por un microelectrodo, de forma periódica.
Simulaciones de dinámica molecular realizadas en ordenador. En el caso de las pruebas realizadas a fin de realizar simulaciones, participaron investigadores de distintas universidades. Por un lado, participaron desde la Universidad Ruhr de Bochum, pero también desde las universidades de Paris-Saclay y La Sorbona. De esta forma, pudieron identificar las diferencias y las aproximaciones de voltaje, en las corrientes medidas.
En el proceso de simulación de dinámica molecular, participaron investigadores de distintas universidades
La investigación mostró una capacidad sorprendentemente alta. La propiedad que, observada por los investigadores resultó inesperada, tiene relación con el incremento de la acumulación de iones disueltos. Estos iones se encuentran presentes en zonas ubicadas entre una capa de agua conectada al platino y una capa de agua distinta.
Una investigación que apunta a su desarrollo en el futuro. Como señala Julia Linnemann, partícipe de la investigación, las moléculas de agua se separan del metal al aplicar un voltaje más negativo. El siguiente paso de la investigación, como indican los investigadores de la Universidad Ruhr de Bochum, pasa por identificar si la estructura en doble capa, es diferente en electrodos grandes. De esta forma, podría encontrarse aplicaciones comerciales.
Los investigadores trabajan en una línea que permita hallar aplicaciones comerciales
Conclusión
Para optimizar los procesos que utilizamos en la tecnología, es necesario la investigación. A través de estudios como el que ha desarrollado el equipo investigador, se identifica de una forma más profunda los procesos que son empleados. Un ejemplo de ello, son las interfases en agua, que forman parte de la tecnología con aplicaciones energéticas. De esta forma, se podrá optimizar el rendimiento que con su uso se obtiene.
