NIST: nuova tecnica di elettrodeposizione

Nel dicembre 2012 il National Institute of Standards and Technology (NIST) ha pubblicato le risultanze di una ricerca relativa ad una metodologia rapida ed efficiente per depositare film ultrasottili ed uniformi di platino su una superficie. Il NIST  promuove l’economia americana attraverso la collaborazione con l’industria al fine di sviluppare standard, tecnologie e metodologie che favoriscano la produzione e il commercio.

Il platino ha numero atomico 78, configurazione elettronica [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹ e fa parte dei metalli di transizione.

Ha un elevato peso specifico 21.45 g/cm³ ed un alto punto di fusione 1773 °C. E’ un metallo raro quindi limitatamente utilizzato a causa del suo alto costo.

È impiegato:

• come catalizzatore in processi di ossidazione e di riduzione
• in campo elettrico per termocoppie
•  in attrezzi chirurgici
•  negli utensili da laboratorio
• nei punti di contatto elettrico
•  in campo medico in specie il cis platino che è un farmaco antitumorale.

E’ anche usato in talune marmitte catalitiche, nell’industria chimica ed elettrica oltre che nelle fibre ottiche e nella componentistica microelettronica.

Deposizione di film ultrasottili di platino

Effettuando una elettrodeposizione del metallo in condizioni più drastiche del solito, infatti, gli scienziati hanno evidenziato una inaspettata caratteristica. L’operazione condotta in condizioni opportune, infatti, consente di controllare lo spessore del film di platino che si deposita. Stante la vastità delle applicazioni del platino una simile scoperta può trovare una vasta applicazione. Finora, l’elettrodeposizione del platino sull’oro, comportava la formazione di una superficie irregolare e ruvida. Infatti  il platino tende a rivestire eventuali difetti presenti sulla lamina di oro, accumulandosi su di essi piuttosto che rivestire la lamina.

Applicando una elevata differenza di potenziale il platino presente in soluzione sotto forma di PtCl₄ può perdere gli ioni cloruro e legarsi in una determinata posizione sulla lamina d’oro. L’idrogeno assorbe rapidamente il platino assicurando che esso formi una superficie liscia dello spessore di un singolo atomo.

Gli scienziati del NIST hanno trovato che l’elevata tensione applicata provoca la dissociazione dell’acqua secondo la reazione:

H₂O → H⁺ + OH^–

Lo ione H⁺ forma rapidamente uno strato che ricopre il platino depositato impedendo una ulteriore deposizione del metallo. Utilizzando una serie di tecniche analitiche quali una microbilancia a cristalli di quarzo, la spettroscopia fotoelettronica a raggi X e il microscopio a scansione il team del NIST ha infatti rilevato che lo strato di idrogeno si forma così rapidamente da inibire l’ulteriore elettrodeposizione del platino ed inoltre utilizzando una differenza di potenziale pulsante lo strato di idrogeno può, successivamente, essere rimosso in modo selettivo per consentire un ulteriore processo si deposizione del platino onde formare un altro strato.

Processo

Il processo di elettrodeposizione è fatto avvenire in un bagno di placcatura ed è 1000 volte più rapido rispetto a quello effettuato per eteroepittasia ovvero la tecnica avanzata tramite la quale si fa crescere su un materiale un altro materiale mediante impatto di fasci molecolare finora utilizzato per la preparazione di strati sottili attraverso deposizione sotto vuoto.

La tecnica messa a punto, secondo quanto riferiscono i ricercatori del NIST, oltre alla velocità già citata è semplice e, rispetto ad altre tecniche elettrochimiche tradizionali evita le contaminazioni. Gli scienziati ritengono inoltre che tale tecnica possa essere utilizzata anche per altri metalli e leghe metalliche aprendo la strada ad altre ricerche.

Non ci resta che fare i complimenti a quanti si dedicano con entusiasmo a nuovi esperimenti che portano a scoperte utili per l’uomo. Rimane il rammarico che tali ricerche siano effettuate prevalentemente negli USA anche grazie a scienziati italiani che si recano negli Stati Uniti dove trovano diverse e migliori opportunità rispetto a quelle fornite dal loro paese di origine.

Il nostro pensiero non può non andare al Prof. Gianluca Iaccarino  di Piano di Sorrento che non ritenendo di essere sufficientemente valorizzato in Italia ha inseguito il sogno americano ed è attualmente ricercatore alla Stanford University: per i suoi lavori è stato premiato per le sue ricerche dal Presidente Obama

Chimicamo la chimica online perché tutto è chimica