Dinámica atómica de las interfaces electrificadas sólido-líquido en la célula líquida TEM

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Ciencias de la superficie

Sus antecedentes:

• Las interfaces electrificadas sólido-líquido (ESLIs) son cruciales en energía, biología y geoquímica.
• El transporte de electrones y masas en ESLI puede alterar las propiedades estructurales, influyendo en las vías de reacción.
• La observación directa de la dinámica atómica en las interfaces sólido-líquido enterradas bajo sesgo eléctrico es técnicamente desafiante.

Objetivo del estudio:

• Monitorear directamente la dinámica atómica de los ESLI durante las reacciones de electrorreducción de CO2 catalizadas por cobre (CO2ER).
• Elucidar las transformaciones estructurales y los mecanismos que rigen el comportamiento de la interfaz en condiciones electroquímicas.

Principales métodos:

• Desarrollo de células líquidas electroquímicas poliméricas avanzadas para microscopía electrónica de transmisión (TEM).
• Imágenes TEM in situ para observar la dinámica atómica en los ESLI durante los CO2ER.
• Cálculos teóricos para complementar las observaciones experimentales.

Principales resultados:

• Observación directa de una interfase amorfa fluctuante similar a un líquido en la superficie de cobre electrificado.
• Demostración de las transformaciones estructurales cristalino-amorfas reversibles dentro de la interfase.
• Identificación de la reestructuración y pérdida de masa de la superficie de Cu cristalino que media entre las fases.
• Desvelación de un mecanismo de reestructuración mediado por amorfización impulsado por reacciones superficiales activadas por carga.

Conclusiones:

• El estudio proporciona conocimientos atómicos en tiempo real sin precedentes sobre la dinámica de ESLI durante las reacciones electroquímicas.
• Se ha identificado un nuevo mecanismo de reestructuración mediado por la amorfización.
• La tecnología de células líquidas TEM desarrollada abre nuevas vías para el estudio de fenómenos interfaciales en diversos sistemas electroquímicos.