Aplicaciones de la simulación computacional al estudio de sistemas nanoestructurados electroquímicamente

N. LUQUE; O. OVIEDO; C. F. NARAMBUENA; P. VÉLEZ; M. M. MARISCAL; R. IGLESIAS; M. ROJAS; S. A. DASSIE; E. P. M. LEIVA

La Plata, Argentina

Congreso; XVII Congreso de la Sociedad Iberoamericana de Electroquímica; 2006

La electroquímica a la nanoescala aparece como un campo sumamente promisorio donde los investigadores han logrado ya generar estructuras a escala atómica y molecular a los fines de obtener superficies y estructuras con propiedades novedosas. En el caso especial de la electroquímica, se han desarrollado diferentes tipos de técnica que comparten un instrumento común: el microscopio de efecto túnel (usualmente abreviado STM en lenguaje anglosajón). Los electroquímicos han logrado emplear el STM de diferentes formas para nanoestructurar superficies. En una de ellas, denominada deposición local inducida por punta, pequeños (nano)conglomerados atómicos se generan sobre la superficie de un sustrato mediante la transferencia de materia desde la punta del STM. El material sobre la punta es renovado en forma continua desde una solución conteniendo los iones a ser depositados(1). En un segundo método, se generan defectos sobre una superficie metálica, y los (nano)agujeros así obtenidos se decoran mediante la deposición de un metal diferente(2,3). En un tercer método la punta de un STM se usa como un nanoelectrodo para generar condiciones de sobresaturación con respecto al potencial de equilibrio del metal masivo, y se consige realizar la nucleación y el crecimiento de un solo conglomerado(4,5). Una cuarta aplicación del STM consiste en la generación de nanoalambres. Moviendo una punta de STM de Au hacia adentro y hacia fuera de una una superficie de Au en la presencia de moléculas que interaccionan fuertemente con Au, Xu and Tao (6) fueron capaces de generar junturas monomoleculares Mientras que muchos aspectos de los procesos de nanoestructuración arriba mencionados pueden explicarse, otros permanecen aún sin ser entendidos, dejando un campo sumamente fructífero para el modelado teórico. En aquellos casos donde la estructura electrónica del sistema juega un papel importante, se requieren cálculos mecanocuánticos. Por otro lado, para aquellos sistemas donde el comportamiento observado es el resultado de la interacción colectiva de partículas, algún potencial aproximado se puede utilizar para realizar simulaciones. En estos casos, se puede realizar una descripción estadística más completa del sistema. En el presente trabajo discutiremos la aplicación de cálculos mecanocuánticos y de métodos de simulación clásica (dinámica molecular, Monte Carlo) a los problemas arriba mencionados. Algunas de las cuestiones a ser abordadas son los mecanismos de generación de las nanoestrucutras y su estabilidad, en relación con los materiales involucrados. Agradecimientos Los autores agradecen soporte financiero de CONICET, Agencia Córdoba Ciencia, Secyt U.N.C., Program BID 1201/OC-AR PICT No. 06-12485 Referencias 1. D.M.Kolb, R. Ullmann, T.Will, Science, 275, 1097 (1997) 2. W.Li, G.S. Hsiao, D. Harris, R.M. Nyffenegger, J.A. Virtanen, R.M. Penner, J. Phys. Chem., 100, 20103 (1996). 3. X.H. Xia, R. Schuster, V. Kirchner, G. Ertl, J. Electroanal. Chem., 461, 102 (1999). 4. W. Schindler, D. Hoffmann, J. Kirschner, J. Appl. Phys. 87, 7007 (2000). 5. W. Schindler, P. Hugelmann, M. Hugelmann, F.X. Kärtner, J. Electroanal. Chem., 522, 49 (2002). 6. B.Xu and N. Tao, Science 301(2003)1123.