INQUIMAE 12526
INSTITUTO DE QUIMICA, FISICA DE LOS MATERIALES, MEDIOAMBIENTE Y ENERGIA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Generación de clusters de metales nobles en fase gaseosa mediante ablación laser
Autor/es:
ERNESTO MARCECA; LUIS DOMENIANNI ; ANDRES DANIEL PEREZ; IVÁN PAGANINI
Lugar:
Rosario, Santa Fe
Reunión:
Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica (CAFQI); 2013
Institución organizadora:
Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica
Resumen:
Objetivos:
El objetivo general consiste en estudiar la interacción en fase gaseosa de
moléculas pequeñas, tales como agua, hidrocarburos y tióles aromáticos, con
pequeños clusters atómicos metálicos, empleando experimentos selectivos al
tamaño y a la composición de los mismos. Para ello se construyó una fuente de
ablación láser que permite generar en alto vacío los clusters de interés, tanto
cargados como neutros. El objetivo específico del trabajo es caracterizar a las
partículas emitidas por la fuente en función de las condiciones de
ablación/expansión, para distintos clusters metal-molécula.
Método: El haz de un láser pulsado (532nm) se enfoca sobre una barra rotante
del metal a estudiar, incorporándose además (de manera sincronizada) un pulso
de una mezcla gaseosa que contiene una pequeña proporción del adsorbato de
interés en He. Las colisiones de He remueven el exceso de energía del vapor
metálico, dando lugar al crecimiento de clusters mixtos metal-molécula. El
proceso se completa durante la expansión adiabática en vacío, dando lugar a una
distribución estable de clusters neutros e iónicos de diferentes tamaños, que
luego se analiza mediante un espectrómetro de masa de tiempos de vuelo.
Resultados: Se estudió la generación de clusters iónicos compuestos por un ion
metálico M (Al, Cu, Ag) y moléculas m (agua, tolueno y benzotiol), del tipo
M(m)n+. Para los metales ensayados, se obtuvieron
clusters conteniendo hasta un centenar de moléculas de agua, y hasta una decena
de moléculas de tolueno y benzotiol. Se determinó que el tren de clusters que
emerge de la fuente viaja a velocidades del orden de 1000 m/s y posee un ancho
de unos 500 µs, habiéndose explorado la variación en la composición de
partículas al alejarse del frente de la expansión.
Se detectaron señales intensas de iones atómicos M+ que emergen a
velocidades muy superiores a la velocidad terminal del He, producidos por un
proceso del tipo explosión coulómbica.
Aún no se encontraron condiciones que permitan observar clusters metálicos
puros del tipo Mn+, a pesar de haberse modificado los
volúmenes relativos de las cámaras de agregación y expansión en la fuente.
Conclusiones: Se obtuvieron clusters iónicos metal-molécula del tipo M(m)n+,
pero no se encontraron condiciones que favorezcan la agregación de mayor número
de átomos metálicos. Si bien los tamaños de partícula metal-molécula alcanzados
evidencian que el número de colisiones ocurridas en el interior de la fuente
son suficientes como para promover la agregación de átomos metálicos, resulta
probable que la ausencia de clusters metálicos puros se deba a la ausencia de
átomos neutros M en el plasma (provenientes de la recombinación de iones M+ con
los electrones removidos del metal), lo que imposibilita que transcurra la reacción
de crecimiento: M+ +n M -> Mn+
