ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO DE ARREGLOS FINITOS DE ELECTRODOS EN MICRO Y NANO ESCALA.

RODRIGO GILARDONI; GRACIELA ALICIA GONZÁLEZ; FERNANDO BATTAGLINI

Villa Carlos Paz

Congreso; XX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2017

Asociación Argentina de Investigación en Fisicoquímica

Motivación: Segúnel grado de solapamiento de los perfiles difusionales entreelectrodos no siempre puede aplicarse directamente una descripción analíticapara entender el comportamiento de estos arreglos. Para comprender la respuestaelectroquímica de estos sistemas emplearemos voltametría cíclica como técnicaexperimental y modelos numéricos basados en elementos finitos, en 2 y 3dimensiones para evaluar su aplicabilidad en la predicción y diseño dedispositivos. Resultados: Se resuelven numericamente arreglos 3D de 6x6 y 8x9electrodos de 50 y 500 nm  de radio, 150nm de profundidad y relaciones de radio/separación igual a 20, reportadosexperimentalmente en literaura [1,2], empleando un software de elementos finitos,COMSOL Multiphysics 4.4 para PC. Se plantea la simulación de voltametríascíclicas considerando una cupla redox que intercambia un solo electrón. Emulandolas condiciones experimentales, inicialmente sólo está presente la especie A ya medida que el potencial se acerca al potencial de equilibrio, se produce laespecie B, formándose una zona de difusión, que depende de los parámetros como:velocidad de barrido, distancia interelectrodo, radio de cada electrodo y elcoeficiente de difusión de la sonda electroactiva.             Eltransporte de masa se describe mediante la ecuación de Nernst-Planck, y si bienes de aplicación más general, en los ejemplos que se presentan, el problemaqueda reducido al caso difusional. El campo eléctrico, E, se describe a partir de la ecuación de Poisson y Por último,para modelar la interfase electrodo-solución se emplea la Ecuación deButler-Volmer, que permite relacionar el flujo de una especie y la corrienteresultante con el potencial eléctrico aplicado. Conclusiones: El modelo 3D desarrollado permite establecer losaportes individuales de cada uno de los electrodos en función de los parámetrosde construcción del arreglo, y evaluar la proximidad del resultado con modelosnuméricos desarrollados para arreglos infinitos como DDA y ANSA, y conaproximaciones a micorelectrodo de área equivalente y electrodos aislados.