Voorspelling van de initiële elektrochemische fasevorming door multischaal modellering en in-situ transmissie-elektronenmicroscopie (FWOAL994)

Elektrodepositie is het meest veelzijdige en schaalbare proces voor materiaalgroei. Ons huidig begrip is echter onnauwkeurig en onvolledig: elektrochemische nucleatie en groei (EN&G) verloopt niet alleen via directe hechting van ionen uit oplossing (klassieke route), maar ook bvb. via diffusie en aggregatie van nanoclusteroppervlakken (niet-klassieke route). Ons doel is om een model te ontwikkelen om het begin van de elektrochemische fasevorming te voorspellen, rekening houdend met niet-klassieke groei routes. Om consistente experimentele gegevens over EN&G kinetiek te krijgen, is een in-situ methode met hoge resolutie essentieel. Hiervoor is in-situ elektrochemische transmissieelektronenmicroscopie (EC-TEM) aangewezen omdat het toelaat video’s op te nemen waarbij nanometer kenmerken worden gevisualiseerd. Toch heeft de methode belangrijke nadelen: de elektronen reageren met de elektroden en de oplossing, waardoor de kinetiek van EN&G verandert wat een correcte interpretatie van EC-TEM-gegevens verhindert. De effecten van elektronen kunnen gedeeltelijk verminderd maar niet vermeden worden. Daarom stellen we een combinatie van modellering en experimenten voor om (1) de experimentele omstandigheden te optimaliseren om de invloed van de elektronenbundel op EN&G te minimaliseren en (2) het effect van de elektronenbundel op elektrochemische, oplossings- en oppervlakteprocessen te modelleren, zodat kinetische gegevens over EN&G correct kunnen geïnterpreteerd worden.

Trefwoorden:elektrochemische kiemvorming en groei elektrochemische kiemvorming en groei electrochemical nucleation and growth elektrochemische en -groei electrochemical and growth, multischaal modellering multischaal modellering multiscale modeling, in-situ elektrochemische TEM

Disciplines:Oppervlakte- en interfacechemie, Modellering en simulatie, Instrumentele methoden, Elektrochemie, Chemie van clusters, colloïden en nanomaterialen