Gráfico de Nyquist
Durante una Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS) se recogen muchos datos y es necesario presentarlos. Una imagen dice más que mil palabras, por lo que una representación gráfica, como un gráfico de Nyquist, es la mejor forma de mostrar una EIS.
Los gráficos más populares para los datos EIS son el gráfico de Bode y el gráfico de Nyquist. Este artículo se centra en el gráfico de Nyquist. Debe su nombre a Harry Nyquist, ingeniero eléctrico sueco-estadounidense, y fue desarrollado en 1932 con fines electrónicos. Hoy en día es el gráfico más popular para los datos EIS entre los electroquímicos.
Ventajas del diagrama de Nyquist
El gráfico muestra la parte imaginaria negativa de la impedancia frente a la parte real. En comparación con el diagrama de Bode, presenta dos desventajas:
- Su comprensión es menos intuitiva.
- Falta la información sobre la frecuencia.
Sin embargo, el gráfico de Nyquist muestra una forma característica en función de los componentes que contribuyen a la impedancia. El gráfico de Nyquist muestra muy claramente incluso pequeños cambios en la superficie estudiada.
Con un poco de experiencia se pueden leer algunos parámetros directamente del gráfico de Nyquist, como la resistencia de la solución o la resistencia a la transferencia de carga, es decir, la resistencia de la superficie a realizar una determinada reacción.
Para un análisis más preciso, se realiza el ajuste de circuitos equivalentes. En este caso, las influencias sobre la impedancia se representan mediante componentes electrónicos (un circuito equivalente) y los valores de cada influencia se calculan ajustando una simulación de los datos a los datos reales.
Aplicaciones
Algunos estudios sólo siguen cómo cambia la resistencia de transferencia de carga, otros observan el cambio del sistema completo.
Un ejemplo de la primera es la detección de ADN sin etiquetas. Con EIS, la hibridación de cadenas de ADN complementarias unidas a la superficie puede observarse en un gráfico de Nyquist y, de este modo, pueden detectarse bacterias, virus, etc. Para otras técnicas electroquímicas es necesario introducir una especie activa, lo que modifica el ADN y cuesta tiempo.
Estudios de corrosión con un gráfico de Nyquist
Un campo de aplicación muy distinto es el estudio de la corrosión. La EIS es especialmente popular para investigar revestimientos y pinturas.
Un revestimiento perfecto ofrecerá una línea vertical en un gráfico de Nyquist, mientras que un revestimiento penetrado por el agua muestra un semicírculo y la corrosión bajo el revestimiento tiene otra forma. De este modo se puede evaluar el estado del metal recubierto y determinar la absorción de agua del revestimiento.
Estos son sólo dos ejemplos, pero hay muchas más aplicaciones, como la detección sin etiquetas o la investigación sobre baterías y pilas de combustible.
Artículos
Diagrama de Bode y Nyquist
En este capítulo se presentan las dos formas principales de visualizar los espectros de impedancia electroquímica (EIS), el gráfico de Nyquist y el de Bode, y se explica cómo se trazarán diferentes EIS de circuitos electrónicos sencillos en el gráfico de Bode y de Nyquist. Esto demuestra las ventajas y desventajas de las dos parcelas, así como servir de base para comprender el análisis de EIS mediante la utilización de circuitos equivalentes.