Language
Country/Area
No result found
Menjelajahi ultramikroelektroda: Mengapa mereka menjadi masa depan teknologi elektrokimia?
Dalam teknologi elektrokimia masa kini, mikroskopi elektrokimia pemindaian (SECM) bagaikan pengamat yang senyap, tetapi dapat mengungkap perilaku halus antarmuka cair-padat, cair-gas, dan cair-cair. Sejak evaluasi awal teknologi tersebut oleh Allen J. Bard, seorang ahli elektrokimia di Universitas Texas pada tahun 1989, SECM secara bertahap telah matang dan telah digunakan secara luas dalam bidang kimia, biologi, dan ilmu material. Cemerlang dalam penelitian.
Keberhasilan SECM berasal dari kemampuan uniknya untuk menghitung sinyal elektrokimia secara tepat pada skala nano.
SECM mampu memperoleh data perilaku elektrokimia lokal dengan menggerakkan ujung ultramikroelektroda (UME) secara tepat di atas substrat tertentu. Data ini ditafsirkan dalam hal konsep arus terbatas difusi dan digunakan untuk menghasilkan gambaran reaktivitas permukaan dan dinamika kimia. Teknologi ini tidak hanya dapat menyediakan informasi topologi permukaan, tetapi juga mengeksplorasi reaktivitas permukaan sistem seperti material solid-state, elektrokatalis, dan enzim.
Sejarah
Munculnya ultramikroelektroda merupakan kunci pengembangan teknologi SECM. Sejak tahun 1980, UME mulai meletakkan dasar bagi teknik elektroanalisis yang sensitif. Pada tahun 1986, Engstrom melakukan eksperimen mirip SECM pertama, yang memungkinkan pengamatan langsung profil reaksi dan zat antara berumur pendek. Selanjutnya, Profesor Bader semakin memperkuat dasar teori teknik tersebut pada tahun 1989 dan menggunakan istilah "mikroskop elektrokimia pemindaian" untuk pertama kalinya guna menjelaskan penggunaannya.
Seiring dengan terus berkembangnya dasar teori SECM, jumlah publikasi tahunan meningkat dari 10 menjadi sekitar 80 pada tahun 1999, yang juga menandai diperkenalkannya SECM komersial pertama di pasaran.
Cara kerjanya
Prinsip dasar pengoperasian SECM adalah mengubah potensial dalam larutan yang mengandung pasangan redoks melalui ujung UME. Misalnya, dalam kasus pasangan redoks besi(II)/besi(III), ketika potensial yang cukup negatif diterapkan, (Fe3+) direduksi menjadi (Fe2+), yang menghasilkan arus yang dibatasi oleh difusi. Ketika digunakan untuk mendeteksi permukaan target, saat ujung UME secara bertahap mendekati permukaan, arus yang diukur juga berubah, membentuk "kurva pendekatan" yang sesuai.
Skenario aplikasi
SECM digunakan secara luas di banyak bidang, seperti deteksi topologi dan reaktivitas permukaan bahan padat, penyaringan elektrokatalis, penelitian aktivitas enzim, dan transportasi dinamis membran sintetis/alami. Resolusi tinggi dan respons seketika menjadikan teknologi SECM ideal untuk studi mendalam tentang bahan baru dan sistem biologis.
Teknologi SECM dapat mengungkap dinamika perpindahan kimia yang sebelumnya tidak dapat dijangkau, baik pada antarmuka cair/padat maupun antarmuka cair/gas, dan tidak diragukan lagi merupakan alat penting dalam kimia modern.
Teknologi mikrostruktur
Dalam hal mikrostruktur, SECM memberikan dukungan yang kuat untuk operasi pola permukaan dan mikrofabrikasi. Misalnya, SECM dapat menghilangkan bahan kimia secara lokal dengan menerapkan potensi oksidatif atau reduktif di dekat permukaan. Keuntungan dari teknik ini adalah kemampuan untuk memperoleh informasi waktu nyata tentang perilaku elektrokimia permukaan saat mikrofabrikasi sedang berlangsung.
Prospek Masa Depan
Dengan pengembangan teknologi ultramikroelektroda yang berkelanjutan, SECM diharapkan dapat memberikan resolusi spasial dan temporal yang lebih tinggi dalam studi titik kuantum, nanomaterial, dan sampel biologis di masa mendatang. Yang dapat kita harapkan adalah bagaimana teknologi yang menakjubkan ini akan menembus batasan yang ada dan terus mendorong batas-batas penelitian elektrokimia?
