Schéma de la détection par rétroaction optique des signatures hydrodynamiques de nucléation. a Sonde à orientation verticale (VOP) balayée au-dessus des noyaux de Cu naissant sur l'électrode ITO (gris). Le gradient bleu représente la force de l'interaction cisaillement autour des noyaux causée par les couches d'hydratation. La ligne pointillée rouge montre l'intensité de diffusion utilisée comme point de consigne pour maintenir la pointe de la sonde à une distance constante de la surface de la lame ITO. b La décroissance exponentielle du champ évanescent avec la distance (axe z) de la surface de l'ITO et comment cela se rapporte au point de consigne d'intensité dans le panneau a. c Représentation schématique du contraste (décalage de fréquence de la sonde) induit par l'interaction force de cisaillement subie par la pointe lorsqu'elle est balayée au-dessus des noyaux en évolution à un point de consigne donné. d Amplitude d'oscillation VOP en fonction de la distance à une surface de mica propre dans de l'eau ultra-pure. Cette courbe illustre l'interaction de la couche d'hydratation en imagerie HS-LMFM. Crédit :Université de Bristol
Galvanoplastie, ou électrodéposition, est l'un des processus les plus importants de la chimie, dans lequel un cation métallique en solution peut être réduit à sa forme élémentaire en appliquant un potentiel électrique à une électrode.
Cela permet de réaliser des contacts électriques dans des circuits intégrés avec une précision nanométrique.
Malgré des décennies de recherche dans le monde entier, visualiser les premiers stades de l'électrodéposition - la formation du premier noyau - reste un formidable défi.
Un travail collaboratif impliquant les écoles de chimie de l'Université de Bristol, La physique et le Bristol Center for Functional Nanomaterials Le CDT a mis au point une approche entièrement nouvelle pour surveiller le processus menant à la naissance d'un noyau en temps réel.
Ecrire dans le journal Communication Nature , l'équipe montre comment détecter de très petites perturbations locales de la structure de l'eau près de la surface, la dynamique complexe des premiers stades de l'électrodéposition peut être suivie.
David Fermin, Professeur d'électrochimie et auteur principal de l'ouvrage, a déclaré :« C'est un développement très excitant qui repousse les limites de la résolution spatio-temporelle des processus électrochimiques.
« Il existe des méthodes très sophistiquées qui permettent de suivre des phénomènes à l'échelle atomique, mais compromettant la dynamique du processus, tandis que d'autres méthodes peuvent suivre des dynamiques très rapides mais nous ne pouvons pas « voir » où elles se produisent dans l'espace. »
Utilisant la microscopie à force moléculaire latérale, développé par l'équipe du professeur Mervyn Miles à l'École de physique, l'équipe a pu repérer la formation d'un noyau métallique en suivant les perturbations des propriétés viscoélastiques des couches d'hydratation avec une résolution nanométrique.
Ce microscope fonctionne en détectant de petits changements dans l'oscillation d'une pointe très pointue en raison de la force pure introduite par les couches d'eau.
L'aspect fascinant de cette approche est que nous pouvons détecter des changements très subtils dans la structure de l'eau en temps réel.
Selon le professeur Fermin, ce n'est qu'un exemple (et très stimulant) de la nouvelle science que ce microscope unique peut dévoiler dans des domaines tels que l'électrochimie interfaciale et la catalyse pour l'énergie.
