Language
Country/Area
No result found
Please try again with a different
query
"Never
Stop
Questioning"
من النظرية إلى التطبيق: كيف قاد ألين ج. بارد الثورة في المسح المجهري الكهروكيميائي؟
<ص>
المسح المجهري الكهروكيميائي (SECM) هو تقنية تستخدم لقياس السلوك الكهروكيميائي المحلي في الواجهات السائلة/الصلبة، والسائلة/الغازية، والسائلة/السائلة. تم التعرف على هذه التكنولوجيا لأول مرة في عام 1989 من قبل عالم الكيمياء الكهربائية ألين ج. بارد من جامعة تكساس. منذ ذلك الحين، تم تحسين الأساس النظري تدريجيًا، مما جعل التكنولوجيا مستخدمة على نطاق واسع في مجالات مثل الكيمياء والبيولوجيا وعلوم المواد.
<ص>
SECM قادر على الحصول على إشارات كهروكيميائية تم حلها مكانيًا عن طريق تحريك طرف القطب الفائق الصغر (UME) بدقة فوق منطقة الركيزة محل الاهتمام. يعتمد تفسير إشارات SECM على مفهوم التيار المحدود للانتشار. يمكن للمستخدمين تجميع المعلومات من عمليات المسح النقطية ثنائية الأبعاد لإنشاء صور للتفاعل السطحي والحركية الكيميائية. تكمل هذه التقنية طرق التوصيف الأخرى مثل رنين البلازمون السطحي (SPR)، والمجهر النفقي للمسح الكهروكيميائي (ESTM)، ومجهر القوة الذرية (AFM)، مما يتيح استكشافًا متعمقًا لظواهر الواجهة المختلفة.
<ص> مع ظهور الأقطاب الكهربائية النانوية الكهروكيميائية (UME) في الثمانينات، تم تطوير تقنية التحليل الكهروكيميائي الحساسة لـ SECM. في عام 1986، مكنت تجربة إنجستروم الأولى من نوع SECM من المراقبة المباشرة لملامح التفاعل والوسائط قصيرة العمر. بعد فترة وجيزة، أظهرت تجارب بارد باستخدام مجهر المسح النفقي الكهروكيميائي (ESTM) أنه لا يزال من الممكن اكتشاف التيارات على مسافات أكبر من الطرف إلى العينة، وهو ما لا يتوافق مع نفق الإلكترون. ترتبط هذه الظاهرة بتيارات فارادايك، وقد دفعت إلى إجراء تحليل أعمق للمجهر الكهروكيميائي. <ص> الأساس النظري الذي اقترحه بارد في عام 1989 هو أيضًا منعش، فقد اقترح لأول مرة مصطلح "المجهر الكهروكيميائي الماسح". من خلال إظهار تطبيق أوضاع التغذية الراجعة المختلفة، يوضح Bard الفائدة الواسعة لـ SECM. مع تطور الأسس النظرية، زاد عدد المنشورات ذات الصلة بـ SECM عامًا بعد عام، حيث ارتفع تدريجيًا من حوالي 80 مقالًا في عام 1999. شعبية SECM لا تستفيد فقط من الابتكار النظري، ولكنها مدفوعة أيضًا بالتقدم التكنولوجي، الذي يوسع الأوضاع التجريبية، ويوسع نطاق الركيزة ويحسن الحساسية.لا يوفر SECM معلومات طبوغرافية فحسب، بل غالبًا ما يستخدم أيضًا للكشف عن التفاعل السطحي للمواد الصلبة والمواد المحفزة كهربائيًا والإنزيمات والأنظمة الفيزيائية الحيوية الأخرى.
مبدأ التشغيل
<ص> يدرس SECM أزواج الأكسدة والاختزال عن طريق معالجة الإمكانات عند طرف القطب الكهربائي الفائق الصغر في المنحل بالكهرباء. من خلال تطبيق إمكانات سلبية بما فيه الكفاية، يتم تقليل أيونات (Fe3+) إلى (Fe2+) عند طرف القطب الفائق الصغر، وبالتالي توليد تيار محدود الانتشار.<ص> لدى SECM وضعين رئيسيين للتشغيل: وضع الملاحظات ووضع إنشاء المجموعة. في وضع التغذية المرتدة، يقترب القطب الفائق الصغر من الركيزة الموصلة ويزداد التيار. في المقابل، عندما يلامس المسبار سطحًا عازلًا، سينخفض التيار لأن الأنواع المؤكسدة لا يمكن تجديدها.يرتبط التغيير الحالي في هذه العملية بعوامل متعددة، بما في ذلك تركيز الأنواع المؤكسدة، ومعامل الانتشار، ونصف قطر طرف القطب الكهربائي الفائق الصغر.
حقول التطبيق
<ص> تم استخدام SECM لاستكشاف مورفولوجية وتفاعلية أسطح المواد ذات الحالة الصلبة، وتتبع حركية ذوبان البلورات الأيونية في البيئات المائية، وفحص المواد التحفيزية الكهربية، وتوضيح نشاط الإنزيمات، ودراسة النقل الديناميكي في الأغشية الاصطناعية والطبيعية وغيرها من الفيزيائية الحيوية. أنظمة. ركزت التجارب المبكرة بشكل أساسي على الواجهة الصلبة والسائلة وقدمت دقة مكانية وحساسية أعلى من التجارب الكهروكيميائية التقليدية.<ص> فيما يتعلق بالبنية الدقيقة، يتم استخدام SECM أيضًا في التصنيع والزخرفة والبنية الدقيقة للأسطح. يمكن إجراء عمليات مثل الطباعة الحجرية لمسبار المسح (SPL) من خلال تكوين SECM، وهو أمر مفيد لدراسة ترسب المعادن وحفر السطح وتفاعلات نقش السطح من خلال الإنزيمات. إلى جانب الخصائص الكهروكيميائية، يتغلب SECM على قيود الحجم الخاصة بعمليات التصنيع الدقيق التقليدية.في السنوات الأخيرة، تم تحسين تقنية SECM لاستكشاف ديناميكيات نقل المواد الكيميائية في الواجهات البينية بين السائل والسائل والغاز والسائل.
الملخص
<ص> إن مساهمة Allen J. Bard في تطوير المجهر الكهروكيميائي الماسح هي بلا شك مهمة للغاية. يوفر بحثه منصة لا غنى عنها للاستكشاف العلمي اللاحق. ومع التقدم المستمر للتكنولوجيا والنظرية، ما إذا كان بإمكان SECM قيادة الاكتشافات العلمية الجديدة في المستقبل، ما رأيك؟Trending Knowledge
استكشاف الأقطاب الكهربائية الدقيقة للغاية: لماذا تشكل مستقبل التكنولوجيا الكهروكيميائية؟
في تكنولوجيا الكيمياء الكهربائية اليوم، يعد المجهر الكهروكيميائي الماسح (SECM) بمثابة مراقب صامت، لكنه قادر على الكشف عن السلوكيات الدقيقة لواجهات السائل-الصلب، والسائل-الغاز، والسائل-السائل. منذ التق
العالم الرائع للمسح المجهري الكهروكيميائي: كيف نكشف أسرار التفاعل بين السائل والصلب؟
المجهر الكهروكيميائي الماسح (SECM) هو تقنية مبتكرة تستخدم ضمن الفئة الواسعة من مجهر مسبار المسح (SPM) الذي يمكنه قياس السلوك الكهروكيميائي المحلي لواجهات السائل الصلب، والسائل الغازي، والسائل السائل.