La sílice (SiO₂) es la materia prima esencial para la fabricación de vidrio. También se utiliza para producir cerámica y se utiliza en la composición del hormigón y el cemento. Como material aislante, ahora se encuentra en transistores, chips o sensores, cosméticos o sistemas de administración de medicamentos. Frecuentemente en contacto con el agua, la presencia de humedad en la superficie puede modificar su estructura local e influir en sus propiedades, o incluso alterar sus prestaciones.
Para avanzar en la comprensión de las interacciones entre el agua y la superficie del óxido, científicos del Laboratorio de Análisis, Modelización y Materiales para la Biología y el Medio Ambiente (CNRS/Université d’Evry Paris-Saclay) llevaron a cabo un estudio que combina espectroscopia experimental y modelización teórica. Revelan una química compleja que ha sido ignorada hasta ahora debido a la falta de experimentos espectroscópicos en interfaces acuosas capaces de sondear directamente las propiedades superficiales de los óxidos.
Para ello, desarrollaron un experimento óptico no lineal específico del tipo SFG (Sum Frequency Generation).
. De este modo lograron sondear por primera vez directamente la superficie óxido en contacto con agua líquida, mientras que los experimentos habituales prueban el agua en contacto con la superficie. Luego, los científicos combinaron estas mediciones con simulaciones ab initio de dinámica molecular DFT-MD que tienen en cuenta el estado general de la superficie, es decir, la presencia de entidades Si-OH y enlaces fuertes (covalentes) Si-O-If. De este modo acceden a la reactividad química de los enlaces superficiales Si-O-Si en función del pH.
Finalmente, utilizando un nuevo método llamado ‘modelo pop’, reprodujeron computacionalmente los resultados de la espectroscopía óptica no lineal SFG en un rango de pH de 2 a 12. Estos resultados les permitieron correlacionar la reactividad química de los enlaces Si-O-Si superficiales con el acidez del medio ambiente, pero también identificar algunos criterios para racionalizar esta reactividad, en particular la geometría local de los sitios de superficie.
Trabajo publicado en la revista. Química de la naturaleza que abren perspectivas en la caracterización fina de la reconstrucción química y/o física de superficies de numerosos óxidos en contacto con agua líquida.
Editor: CCdM
