Una de las aplicaciones más recientes en Electroquímica es el estudio de partículas de tamaño nanométrico. En los últimos años se ha demostrado que es posible detectar nanopartículas individuales al impactar con un electrodo-detector dando lugar a una señal electroquímica que puede relacionarse cuantitativamente con el tamaño de las nanopartículas, su grado de aglomeración/agregación y su reactividad en disolución.

Alternativamente, macroelectrodos pueden ser modificados depositando nanopartículas en su superficie de modo que las propiedades de éstas son estudiadas al aplicar una perturbación eléctrica al macroelectrodo. Asimismo la modificación con nanopartículas resulta beneficiosa para catalizar procesos de transferencia de carga, como la electroreducción de oxígeno en celdas de combustible de modo que su eficacia aumente y los costes de fabricación se reduzcan.

El presente proyecto tiene como principal objetivo avanzar en la teoría necesaria para el estudio riguroso de nanopartículas metálicas y de óxidos metálicos mediante técnicas electroquímicas. Esto incluirá el desarrollo de modelos teóricos que abarquen las peculiaridades de la nanoescala, como son la modelización a escala molecular de la doble capa eléctrica y el proceso de transferencia de carga así como la consideración de efectos cuánticos.

Se obtendrán soluciones analíticas rápidas y sencillas de implementar y programar y que, además, permitirán el estudio a priori del efecto de las distintas variables experimentales y la identificación de casos particulares de interés. En las situaciones más complejas, se considerarán aproximaciones que permitan la obtención de ecuaciones analíticas y se desarrollarán programas numéricos de ordenador para la simulación de tales sistemas con alta precisión y tiempos de cálculo reducido.

Por otra parte, en la actualidad existen limitaciones de carácter experimental relacionadas con la incertidumbre en el tamaño y forma de las partículas estudiadas así como con interferencias con la señal electroquímica de la/s nanopartícula/s. Con el objeto de minimizar estas limitaciones, en este proyecto se establecerán las técnicas electroquímicas, condiciones experimentales y tratamiento de datos más adecuados para la caracterización de nanopartículas metálicas y de óxidos metálicos, esto es, para la determinación de su tamaño, concentración, grado de aglomeración/agregación y reactividad en disolución. Estos parámetros son fundamentales para entender la actividad toxicológica y electrocatalítica de dichas partículas en importantes aplicaciones, como desinfectantes, fármacos, generación y almacenaje de energía, tratamiento de residuos,...

Finalmente, la teoría desarrollada será verificada a partir de los resultados experimentales y ambos serán aplicados a sistemas de interés dentro de los campos de sensores electroquímicos y celdas de combustible, así como a estudios fundamentales de cinéticas homogéneas y heterogéneas ultra-rápidas.

Los resultados previstos repercutirán directamente en el progreso de la Nanociencia y la Nanotecnología, ya que la teoría y métodos que se desarrollarán permitirán estudiar las propiedades de materiales nanoparticulados mediante técnicas más económicas y sencillas que las comúnmente empleadas.