Como la mecánica cuántica dota a las partículas de propiedades sorprendentes, permite explicar procesos físicos como la electrólisis. Mientras que la termodinámica da cuenta de ellos, independientemente de cualquier mecanismo, la mecánica cuántica proporciona una explicación coherente de los flujos de electrones que atraviesan la interfaz entre un conductor metálico y un medio acuoso. Entender cómo viajan los electrones es importante en muchos campos: la producción de hidrógeno, la microscopía de barrido en túnel ambiental, la microscopía electroquímica de barrido y las aplicaciones de biosensores.
Las aplicaciones de biosensores son un campo de investigación muy prometedor. Los biosensores pueden definirse como un dispositivo analítico que convierte una respuesta biológica en una señal eléctrica. Estos sensores deben ser altamente específicos, independientes de parámetros físicos como el pH y la temperatura y deben ser reutilizables. La fabricación de biosensores, su material y los dispositivos transductores son muy complejos y requieren una investigación multidisciplinaria en química, biología e ingeniería. Los nuevos avances en la comprensión de cómo viajan los electrones en el agua supondrán un gran paso adelante.
Los procesos de transferencia de carga que se producen cuando el agua se coloca entre electrodos metálicos a los que se aplica un voltaje, determinan la relación voltaje-corriente, que es fundamental para la biodetección de las interacciones moleculares en las interfaces. En un estudio reciente, investigadores de Sidney analizaron estos mecanismos cuánticos con el tunelado de electrones en la solución y sus condiciones.
Esto sienta las bases de métodos nuevos y más rápidos para detectar impurezas biomédicas en el agua, con implicaciones potencialmente importantes para las técnicas de biosensores. [...] Una mejor comprensión de la electrólisis es cada vez más importante para las aplicaciones en energías alternativas en lo que a veces se llama la "economía del hidrógeno". - Profesor McKenzie, Instituto Australiano de Ciencia y Tecnología a Nanoescala, Universidad de Sidney
Su modelo parte de la base de que existen múltiples vías unidimensionales de tunelización paralelas vinculadas a la estructura macroscópica del agua ionizada. Sus hallazgos contribuirán al desarrollo de la biodetección en las interfaces del agua.
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