Des choses intéressantes se produisent aux interfaces, et lorsque les solides rencontrent les liquides, cela ne fait pas exception. Comprendre les phénomènes complexes qui se déroulent à cette interface «solide-liquide» pourrait nous donner des indices importants sur la façon de construire de meilleurs dispositifs médicaux et des batteries plus durables, mais à ce jour, il a été difficile de comprendre comment les ions chimiques dans la solution se comportent à ce stade crucial. Jusqu'à maintenant, C'est.
Une équipe dirigée par des scientifiques de l'UCD a développé un nouvel outil pour se faire une idée plus précise de ce qui se passe à cette interface, et surtout, peut le faire à l'échelle nanométrique. La procédure, qui est publié dans Communication Nature , est de permettre la recherche en sciences biologiques et des matériaux.
"L'interface solide-liquide est le siège de nombreux physiques importants, processus biologiques et chimiques, " explique le chercheur Liam Collins, qui termine un doctorat. dans le groupe de fonctions à l'échelle nanométrique. « Si vous voulez comprendre les biosystèmes, maladies et nouveaux biomatériaux, ou des processus dans les systèmes énergétiques comme les batteries, vous devez comprendre ce qui se passe à l'interface solide-liquide."
Ce qui se passe au niveau atomique à cette interface peut avoir un impact à un niveau plus visible ou macroscopique - la façon dont le corps fonctionne, ou à quelle vitesse une batterie se décharge, par exemple - ainsi les techniques qui peuvent fonctionner à des échelles de longueur atomique peuvent améliorer notre compréhension fondamentale des matériaux et des dispositifs, note Collins, qui travaille avec le Dr Brian Rodriguez à l'UCD Conway Institute of Biomolecular and Biomedical Research.
Techniques existantes, comme le microscope à force atomique, permettent déjà aux chercheurs d'avoir une bonne "vue" des structures physiques à l'interface solide-liquide, mais pas comment les ions se comportent à cette interface, il explique :« Nous avons donc entrepris de joindre l'information structurelle à la fonction électrochimique.
Pour obtenir cette vue multimodale, Collins a travaillé avec des collègues de l'UCD, Oak Ridge National Laboratory aux États-Unis et Taras Shevchenko Kiev National University en Ukraine pour développer une technique appelée microscopie à force électrochimique (EcFM).
L'avantage de la nouvelle technique est qu'elle permet aux chercheurs d'avoir une image plus claire de ce qui se passe à cette interface solide-liquide clé in situ plutôt que de faire des mesures dans l'air et d'extrapoler aux liquides, explique Collins.
Les scientifiques se tournent maintenant vers de nouveaux matériaux, l'un étant une forme de carbone ultra-mince appelé graphène, qui a des applications dans le stockage d'énergie. "L'amélioration immédiate résultant de cette technique EcFM sera probablement une meilleure compréhension des systèmes énergétiques tels que les condensateurs à double couche et les batteries lithium-ion, " dit Collins. " Si nous pouvons comprendre les processus à l'échelle nanométrique ici, cela nous permettra à son tour d'améliorer l'efficacité et la durée de vie des appareils."
Il a également un œil sur un large éventail d'applications à plus long terme qui pourraient provenir d'une meilleure compréhension de la relation entre la structure et la fonction dans les systèmes biologiques. "Cela peut nous aider à développer des batteries in vivo qui exploitent les biocarburants, ou pour comprendre les maladies, comme la maladie d'Alzheimer, à un niveau fondamental."
