Conductores Ionicos de Estado Solido. En busca de su dinamica microscopica.

FRECHERO M. A.

Congreso; XIII TREFEMAC; 2015

El funcionamiento de los dispositivos electroqumícos de estado sólido está basado en el transporte de portadores de carga eléctrica a través de sus componentes fundamentales: electrodos y electrolitos.Estos materiales pueden ser utilizados en estado cristalino, policristalino o amorfo sean ya de naturaleza inorgánica, orgánica o compuesta. Adicionalmente, y sumado a la naturaleza del proceso dinamico asociado al transporte de los portadores de carga, sea cual fuese el tipo de material en cuestión, aparece un elemento de vital importancia en para la eciencia que es la interfaz donde, en el caso de la migración de iones, se deben sortear diversas "barreras"que adquieren un protagonismo innegable -y mas dominante aun- cuando las dimensiones de los materiales involucrados es de unos pocos nanómetros,denominado actualmente como la "nanoionica". El origen de estas diversas barreras que debe superar el transporte de iones tiene todavía hoy numerosos interrogantes. Particularmente, en lo que hace altransporte de iones en un borde de grano, era aceptado que poda ser interpretado en forma semejante a un semiconductor p-n o como una juntura Schottky; sin embargo, existen fuertes discrepancias en laslongitudes de apantallamiento determinadas de acuerdo con lo que es esperable a partir de la Teoría de Debye-Huckel. Numerosos intentos experimentales y teorico-computacionales han sido realizadospara establecer el mecanismo que satisfaga lo observado con relación al transporte de un ion en una interfaz. Sin embargo, el escaso conocimiento que tenemos de los cambios estructurales y de composición del material en esa particular ubicacion oscurece una interpretación minuciosa del fenómeno.Del mismo modo hemos aceptado varias interpretaciones del proceso dinámico promedio de los iones responsables del transporte de carga en el seno de un material y, sin embargo, no hemos podido aun alcanzar todavía una acabada descripción microscópica que contemple todos los elementos involucrados del estrecho vnculo entre las características del ion y la estructura del material en el que se desplaza.Poder lograr un conocimiento microscópico completo de estos problemas permitira adentrarnos con mucha mas certeza en lo que denominamos el desarrollo inteligente de materiales con propiedades desarrolladas a medida y su consecuente impacto tecnológico. En esta charla analizaremos resultados experimentales obtenidos de: Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM), nanoscale ElectrochemicalStrain Microscopy (ESM), Electron Energy { Loss Spectroscopy (EELS), Broadband Dielectric Spectroscopy (BDS), Atomic Force Microscopy (AFM) y su relacion con resultados computacionales:Density Functional Theory (DFT), Molecular Dynamics Simulation (MDS) de la respuesta dinamica de algunos conductores iónicos. Particularmente mostraremos los resultados de conductores de ión oxgeno (YSZ { por su aplicación en celdas de combustible), de conductores de ión litio (vidrios conductores de Li+, por su uso en baterías secundarias) y de potenciales materiales conductores eléctricos de iones bivalentes, dada la creciente necesidad de nuevas materiales para el diseño de generación y acumulación de energías no convencionales.