Una técnica llamada microscopía electrónica de transmisión ambiental (TEM), que permite a los investigadores observar directamente las moléculas que interactúan en la escala más pequeña posible, le está dando un giro a la comprensión de la corrosión a nivel atómico.
El profesor Guangwen Zhou, miembro del cuerpo docente de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Thomas J. Watson de la Universidad de Binghamton, ha estado investigando los secretos de las reacciones atómicas desde que se unió al Departamento de Ingeniería Mecánica en 2007. En colaboración con investigadores de la Universidad de Pittsburgh y el Laboratorio Nacional de Brookhaven, ha examinado las propiedades estructurales y funcionales de los metales, así como el proceso de elaboración del acero «verde».
La corrosión a nivel atómico
[post_relacionado]Su investigación más reciente, titulada «Mecanismos atómicos de pasivación superficial inducida por vapor de agua«, fue publicada en noviembre en la revista Science Advances. En este artículo, Zhou y su equipo introdujeron vapor de agua para limpiar muestras de aluminio y observaron las reacciones que se producían en la superficie.
«Este fenómeno es bien conocido porque ocurre en nuestra vida diaria«, dijo. «¿Pero cómo reaccionan las moléculas de agua con el aluminio para formar esta capa de pasivación? Si nos fijamos en la literatura, no hay mucho trabajo sobre cómo sucede esto a escala atómica. Si queremos usarlo para siempre, debemos saber porque entonces tendremos alguna forma de controlarlo«.
Hallaron un fenómeno previamente no registrado: junto con la formación de la capa de hidróxido de aluminio en la superficie, se generó una segunda capa amorfa debajo de esta, sugiriendo la existencia de un mecanismo de transporte que disemina oxígeno hacia el sustrato.
«La mayoría de los estudios de corrosión se centran en el crecimiento de la capa de pasivación y en cómo ralentiza el proceso de corrosión«, dijo Zhou. «Viéndolo desde una escala atómica, creemos que podemos cerrar la brecha de conocimiento«.
La reparación de la corrosión a nivel mundial se estima en 2,5 billones de dólares anuales, equivalente a más del 3% del Producto Interno Bruto (PIB) global. Por ende, el desarrollo de métodos más efectivos para gestionar el proceso de oxidación sería beneficioso desde el punto de vista económico.
Además, el conocimiento detallado de cómo los átomos de hidrógeno y oxígeno de una molécula de agua se descomponen para interactuar con los metales podría abrir la puerta a soluciones en el ámbito de la energía limpia, motivo por el cual el Departamento de Energía de los Estados Unidos respaldó financieramente esta investigación y otros proyectos previos liderados por Zhou.
«Si se descompone el agua en oxígeno e hidrógeno cuando se recombina, vuelve a ser sólo agua«, dijo. «No tiene la contaminación de los combustibles fósiles y no produce dióxido de carbono«.
Dada la relevancia en el ámbito de la energía sostenible, el Departamento de Energía (DOE) ha renovado en intervalos regulares la financiación otorgada a Zhou durante los últimos 15 años.
«Aprecio mucho el apoyo a largo plazo para esta investigación«, afirmó Zhou. «Es una cuestión muy importante para los dispositivos o sistemas de energía porque hay muchas aleaciones metálicas que se utilizan como material estructural«.
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Fuente: phys.org