Crédit :Université de Leyde
Un puits indien à l'échelle nanométrique. C'est ainsi que le postdoctorant Nakkiran Arulmozhi appelle le motif qu'il a vu lorsqu'il a corrodé un type spécial de cristal de platine. Les images uniques montrent la destructivité du processus, mais aussi montrer à quel point c'est prévisible.
La corrosion peut se produire de différentes manières. Corrosion anodique, par exemple, est connu sous le nom de rouille sur votre vélo. La surface s'oxyde et l'oxyde métallique formé peut se dissoudre si les conditions sont réunies. "En premier, nous pensions que cela se produirait également avec les électrodes de platine du monde réel, " dit Arulmozhi. Hitachi High-Tech Corporation, une entreprise japonaise, a demandé le superviseur d'Arulmozhi, Marc Koper, Professeur de Catalyse et Chimie de Surface, pour étudier l'usure des électrodes dans l'espoir qu'elles puissent améliorer leur durée de vie.
Torsion inattendue
Les chercheurs ont rapidement découvert qu'il se passait autre chose et ont publié leurs découvertes dans le journal. PNAS . "Il semble très probable que ce ne soit pas anodique, mais la corrosion cathodique, " dit Koper. Dans ce processus, un métal est réduit, créer un hydrure métallique. "On pourrait penser que ce n'est pas possible du tout, car un métal est déjà complètement réduit. Mais dans des conditions cathodiques, en d'autres termes à une tension négative, le platine se corrode."
Les composés issus de la corrosion cathodique sont extrêmement instables, vous ne pouvez donc pas les mesurer directement. "Nous devons supposer qu'ils se forment et réagissent avec une molécule d'eau en très peu de temps, les faisant s'oxyder à nouveau en platine, " dit Koper. " Ce que nous pouvons voir, cependant, c'est que la structure du matériau change."
Pt(100) est victime d'une gravure fractale, aboutissant finalement à une fractale qui ressemble à un stepwell indien. Crédit :Université de Leyde
Pas au hasard
Arulmozhi a visualisé le processus en corrodant de manière contrôlée des cristaux de platine spécialement conçus. Une surface métallique se compose normalement d'un fouillis de soi-disant facettes. Dans chaque facette, les atomes sont disposés d'une manière spécifique. Arulmozhi a fabriqué les cristaux de telle manière qu'il savait exactement où se trouve chaque facette et comment la structure atomique est construite.
"J'ai vu que le processus d'usure du platine diffère selon les facettes, " dit Arulmozhi. Sur les images, vous pouvez voir comment la facette de couleur verte, Point(110), se corrode à peine, tandis que la surface de couleur bleue, Pt (100), subit un processus que les chercheurs appellent la gravure fractale. "L'usure commence sous la forme d'un carré. Lentement, cela se transforme en une pyramide inversée, dans lequel finalement une belle fractale avec diverses branches est créée. Ils me rappellent un puits indien, mais à l'échelle nanométrique."
"Nous ne nous attendions pas à ce que ce processus soit aussi ordonné, " dit Koper. " Cela rend la corrosion cathodique prévisible et nous espérons pouvoir en faire un usage intelligent, par exemple en concevant des électrodes en platine avec uniquement des structures atomiques qui ne se corrodent pas ou à peine."
Dans d'autres cas, la corrosion cathodique est un facteur souhaitable. "Vous pouvez faire des nanoparticules avec eux, " dit Arulmozhi. " Ceux-ci sont créés lorsqu'une particule métallique se détache de la surface par corrosion et se lie à une autre particule métallique dans la solution. Dans ce cas, vous voulez un matériau à facettes qui s'use facilement, comme Pt(100)."
