Schematisk beskrivning av den optiska återkopplingsdetekteringen av de hydrodynamiska signaturerna för kärnbildning. en vertikalt orienterad sond (VOP) skannad ovanför de begynnande Cu-kärnorna på ITO-elektroden (grå). Den blå gradienten representerar styrkan av skjuvkraftsinteraktion runt kärnorna orsakad av hydratiseringsskikt. Den röda streckade linjen visar spridningsintensiteten som används som börvärde för att hålla sondspetsen vid en konstant separation från ITO-slidytan. b Det evanescenta fältets exponentiella avklingning med avståndet (z-axeln) från ITO:s yta och hur detta relaterar till intensitetsbörvärdet i panel a. c Schematisk representation av kontrasten (sondfrekvensförskjutning) inducerad av skjuvkraftsinteraktionen som upplevs av spetsen när den skannas ovanför utvecklande kärnor vid ett givet börvärde. d VOP-oscillationsamplitud som funktion av avståndet från en ren glimmeryta i ultrarent vatten. Denna kurva illustrerar vätskeskiktets interaktion i HS-LMFM-avbildning. Kredit:University of Bristol
Galvanisering, eller elektrolytisk utfällning, är en av de viktigaste processerna inom kemi, i vilken en metallkatjon i lösning kan reduceras till sin elementära form genom att applicera en elektrisk potential på en elektrod.
Detta gör det möjligt att skapa elektriska kontakter i integrerade kretsar med nanometrisk precision.
Trots årtionden av forskning över hela världen, visualisering av de tidiga stadierna av elektroavsättning - bildandet av den första kärnan - är fortfarande en formidabel utmaning.
Ett samarbetsarbete som involverar University of Bristols Schools of Chemistry, Fysik och Bristol Center for Functional Nanomaterials CDT har kommit med ett helt nytt tillvägagångssätt för att övervaka processen som leder till födelsen av en kärna i realtid.
Skriver i journalen Naturkommunikation , teamet visar hur man upptäcker mycket liten lokal störning av vattenstrukturen nära ytan, den komplexa dynamiken i tidiga stadier av elektroavsättning kan spåras.
David Fermin, Professor i elektrokemi och huvudförfattare till verket, sa:"Detta är en mycket spännande utveckling som tänjer på gränserna för spatio-temporal upplösning av elektrokemiska processer.
"Det finns mycket sofistikerade metoder som tillåter övervakning av fenomen på atomär skala, men äventyrar dynamiken i processen, medan andra metoder kan följa mycket snabb dynamik men vi kan inte "se" var de händer i rymden."
Använder lateral molekylär kraftmikroskopi, utvecklad av teamet av professor Mervyn Miles vid Fysikskolan, teamet kunde upptäcka bildandet av en metallkärna genom att följa störningar av viskoelastiska egenskaper hos hydratiseringslager med nanometerupplösning.
Detta mikroskop fungerar genom att detektera små förändringar i svängningen av en mycket skarp spets som ett resultat av den rena kraften som införs av vattenskikt.
Den fascinerande aspekten av detta tillvägagångssätt är att vi kan upptäcka mycket subtila förändringar i vattnets struktur i realtid.
Enligt professor Fermin, detta är bara ett exempel (och ett mycket utmanande sådant) på den nya vetenskap som detta unika mikroskop kan avslöja inom områden som gränssnittselektrokemi och katalys för energi.
