Bajo la Piel: Nanostructura en la Región Subóxido de Nanogotas de Metal Líquido

Resumen Los metales líquidos (ML) están surgiendo como fluidos únicos para una variedad de aplicaciones, pero sus propiedades de solvatación a nanoescala siguen siendo en gran parte no estudiadas. En este trabajo, se utiliza una combinación de microscopía de fuerza atómica (AFM) y simulaciones de dinámica molecular (MD) para investigar la estructura de la interfaz entre el metal líquido a temperatura ambiente (RTLM) y el óxido de ML en sistemas de nanogotas de galio, EGaIn (75.5% galio, 24.5% indio) y Galinstan (68.5% galio, 21.5% indio, 10% estaño). También se investiga el metal de Field (51% indio, 32.5% bismuto, 16.5% estaño), que se funde a ≈62 °C, como contraste a los otros sistemas. Las mediciones de AFM revelan un acoplamiento de subóxido con capas nanoestructuradas en los tres sistemas RTLM, y el metal de Field por encima del punto de fusión, en diferentes grados. EGaIn y Galinstan muestran múltiples eventos de penetración entre 20 y 30 nm, con eventos más pequeños y menos complejos en Ga. Las simulaciones de MD sugieren que esta estratificación es resultado del ordenamiento cerca de la superficie de los átomos de ML debajo de la capa de óxido. Es importante señalar que los átomos en esta región no se comportan como sólidos, sino que están más ordenados que en un sistema líquido desordenado puro. La nanostructura superficial elucidada aquí expande significativamente el entendimiento de los sistemas de ML y su comportamiento en interfaces.