Medición de Fuerzas de Doble Capa en la Interfaz Electrodo/Electrolito Usando el Microscopio de Fuerza Atómica: Interacciones Dependientes del Potencial y el Anión

Las fuerzas entre una sonda de sílice y los sustratos de sílice y oro se midieron con un microscopio de fuerza atómica en presencia de una serie de soluciones electrolíticas de haluros alcalinos. La interacción entre dos superficies de sílice fue repulsiva y pudo ser predicha con precisión por la teoría de Derjaguin−Landau−Verwey−Overbeek. La superficie de sílice tenía una carga negativa a un pH de 5.5 y el potencial de superficie efectivo aumentó en magnitud con la disminución de la concentración del electrolito. En contraste, la fuerza entre la sonda de sílice y un sustrato de oro fue atractiva en circuito abierto. Esta interacción fue una función fuerte del potencial aplicado al oro y de la naturaleza de las especies electrolíticas. En general, la interacción sílice−oro cambió de atractiva, cuando el oro se mantenía a potencia positiva, a repulsiva a potencias negativas. Una serie de mediciones de fuerza en función del potencial del electrodo de oro indicó que la fuerza repulsiva aumentó al moverse hacia potencias más negativas, correspondiente a la eliminación de aniones adsorbidos. El potencial en el que la interacción sílice−oro pasó por un mínimo, denominado potencial de fuerza cero (pzf), correspondió de cerca al potencial de carga cero (pzc) en estos sistemas. Los valores de pzf se compararon con los determinados a partir de mediciones de la capacitancia del electrodo en soluciones de 10^-3 M de NaF, KCl, KBr y KI. Los datos de fuerza también se compararon con predicciones teóricas de las fuerzas entre superficies cargadas de manera disímil obtenidas al resolver la ecuación de Poisson−Boltzmann no lineal completa.