La lumière infrarouge est focalisée sur la pointe métallique pointue d'un microscope à force atomique, permettant l'acquisition de spectres vibrationnels à partir d'une interface graphène-liquide. Crédit :Artem Baskin, Jonathon Larson/Laboratoire de Berkeley
La façon dont un liquide interagit avec la surface d'un solide est importante dans les batteries et les piles à combustible, fabrication de produits chimiques, phénomènes de corrosion, et de nombreux processus biologiques.
Pour mieux comprendre cette interface solide-liquide, des chercheurs du Berkeley Lab ont développé une plate-forme pour explorer ces interactions dans des conditions réelles ("in situ") à l'échelle nanométrique en utilisant une technique qui combine la lumière infrarouge avec une sonde de microscopie à force atomique (AFM). Les résultats ont été publiés dans la revue Lettres nano .
L'équipe a exploré l'interaction du graphène avec plusieurs liquides, y compris de l'eau et un liquide électrolytique de batterie commun. Le graphène est une forme de carbone atomiquement mince. Sa structure atomique monocouche confère au matériau des propriétés uniques, y compris une résistance mécanique incroyable et une conductivité électrique élevée.
Les chercheurs ont utilisé un faisceau de lumière infrarouge produit à la source lumineuse avancée de Berkeley Lab et l'ont concentré sur la pointe d'une sonde AFM qui balayait une section de graphène en contact avec les liquides. La technique infrarouge fournit un moyen non destructif d'explorer la chimie nanométrique active de l'interface solide-liquide.
En mesurant la lumière infrarouge diffusée par la pointe de la sonde, les chercheurs ont recueilli des détails sur les composés chimiques et la concentration de particules chargées le long de l'interface solide-liquide. La même technique, qui a révélé des caractéristiques cachées à cette interface qui n'étaient pas vues avec les méthodes conventionnelles, peut être utilisé pour explorer une gamme de matériaux et de liquides.
Chercheurs de la Division Sciences des Matériaux du Laboratoire, Fonderie Moléculaire, et la Division du stockage de l'énergie et des ressources distribuées ont participé à l'étude. La fonderie moléculaire et la source lumineuse avancée sont des installations pour les utilisateurs du DOE Office of Science.
