Сканирующая электрохимическая микроскопия — Википедия

Сканирующая электрохимическая микроскопия История и развитие Метод SECM был предложен Алленом Дж. Бардом в 1989 году.   Развитие метода связано с […]

Сканирующая электрохимическая микроскопия

  • История и развитие

    • Метод SECM был предложен Алленом Дж. Бардом в 1989 году.  
    • Развитие метода связано с появлением ультрамикроэлектродов (UME) в 1980-х годах.  
    • SECM дополняет другие методы, такие как SPR, ESTM и АСМ.  
  • Принципы работы

    • SECM использует ток, ограниченный диффузией, для измерения локального электрохимического поведения поверхностей.  
    • Ток измеряется на наконечнике UME в зависимости от положения наконечника над подложкой.  
    • Существуют два основных режима работы: режим обратной связи и режим сбора данных.  
  • Режимы работы

    • Режим обратной связи: ток увеличивается при приближении к проводящей подложке и уменьшается при приближении к изолирующей подложке.  
    • Режим сбора данных: ток увеличивается при образовании продукта на наконечнике и уменьшается при его сборе подложкой.  
  • Переменный ток (ac)-SECM

    • Применяется синусоидальное смещение для измерения полного сопротивления образца.  
    • Не требует использования окислительно-восстановительного медиатора, что полезно для биологических исследований.  
  • Визуализация SECM

    • Изменение тока позволяет визуализировать изолирующие и проводящие поверхности.  
    • Используются режимы постоянной высоты и постоянного расстояния для сканирования поверхности.  
  • Приборы и подготовка электродов

    • Ранние SECMS создавались из общих компонентов, включая потенциостат и усилитель тока.  
    • Современные SECMS используют нанотехнологические методы для улучшения пространственного разрешения и скорости массопереноса.  
    • Электроды изготавливаются из платины, углерода, золота, ртути и серебра.  
  • Методы получения наностержней

    • Электрополимеризованный фенол и электрофоретическая краска  
    • Наностержни имеют конусообразную форму  
    • Наконечники в форме диска получают вытягиванием микропипетками  
  • Применение наноразмерных электродов

    • Эксперименты с высоким разрешением  
    • Анализ отдельных молекул  
    • Определение кинетических и концентрационных параметров  
  • Модификация электродов

    • Зонды SECM-AFM с плоской металлической проволокой  
    • Функциональность SECM в стандартных АСМ-зондах  
    • Электронно-лучевая литография для генерации зондов SECM-AFM  
  • Мягкие стилусные зонды

    • Нанесение токопроводящих углеродных чернил на микрофабрикат  
    • Гибкость зонда обеспечивает постоянный контакт с подложкой  
  • Микрозондовые датчики

    • Используют границу раздела двух несмешивающихся растворов электролитов  
    • Измеряют процессы переноса электронов и ионов  
  • Подводный электрод

    • Используется для зондирования поверхностей раздела жидкость/газ и воздух/жидкость  
    • Электрод имеет форму крючка и может быть перевернут  
  • Методы определения характеристик

    • Сканирующая электронная микроскопия, циклическая вольтамперометрия, измерение кривой сближения SECM  
  • Потенциостат и позиционеры

    • Потенциостат смещает и измеряет напряжение  
    • Позиционирование между наконечником и образцом важно  
  • Приложения SECM

    • Изучение топографии и реактивности поверхности  
    • Отслеживание кинетики растворения ионных кристаллов  
    • Выявление перспектив электрокаталитических исследований  
    • Определение ферментативной активности  
    • Исследование динамического переноса через мембраны  
  • Микроструктурирование и литография

    • Формирование структур самоорганизующихся монослоев  
    • Осаждение локальных островков золота  
    • Получение микрокристаллов твердого раствора  
  • Ионное растворение

    • Исследование кинетики растворения ионных кристаллов  
    • Мониторинг в широком динамическом диапазоне  
    • Количественная оценка систем с быстрой кинетикой реакции  
  • Исследование с помощью электрокатализа

    • Быстрый скрининг каталитических смесей и материалов  
    • Оценка высокой производительности новых металлических электрокатализаторов  
  • Функциональный подход к оценке электрокаталитической активности

    • Метод использует флуоресцентные красители для выявления образования протонов  
    • Не обеспечивает количественную электрохимическую информацию  
  • SECM для оценки электрокаталитической активности

    • Позволяет получать количественную электрохимическую информацию из многокомпонентных систем  
    • Высокая производительность скрининга облегчает поиск заменителей платины  
  • Биологический анализ с помощью SECM

    • Подходит для анализа мембран, окислительно-восстановительных ферментов и биофизических систем  
    • Используется для мониторинга внутриклеточного переноса заряда  
    • Исследуются окислительно-восстановительные состояния клеток  
  • Транспорт ионов через мембраны

    • SECM используется для изучения транспорта окислительно-восстановительных активных веществ через мембраны  
    • Перенос молекул вызывается накоплением частиц на кончике и образованием градиента концентрации  
  • Граница раздела жидкость/газожидкостная среда

    • SECM применяется для исследования поверхности раздела между двумя несмешивающимися растворами электролитов  
    • Окисление или восстановление приводит к диффузии субстрата или ионных частиц  
  • Граница раздела жидкости и газа

    • SECM используется для исследования переноса химических веществ через границы раздела воздух/жидкость  
    • Подводный электрод нарушает равновесие диффузии кислорода, вызывая диффузию через монослой  
    • SECM подходит для кинетических исследований благодаря высокой чувствительности и пространственному зондированию мембран  

Полный текст статьи:

Сканирующая электрохимическая микроскопия — Википедия

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх