Language
Country/Area
No result found
Dunia menakjubkan mikroskopi elektrokimia pemindaian: Mengungkap rahasia antarmuka cair-padat?
Mikroskop elektrokimia pemindaian (SECM) adalah teknik inovatif yang digunakan dalam kategori luas mikroskopi probe pemindaian (SPM) yang dapat mengukur perilaku elektrokimia lokal dari antarmuka cair-padat, cair-gas, dan cair-cair. Teknologi ini pertama kali diusulkan dan dilambangkan oleh Allen J. Bard, seorang ahli elektrokimia di Universitas Texas pada tahun 1989. Seiring dengan matangnya dasar teori, SECM telah banyak digunakan dalam ilmu kimia, biologi, dan ilmu material. Dengan mengukur arus pada posisi yang tepat di ujung ultramikroelektroda (UME), sinyal elektrokimia yang terpecahkan secara spasial dapat diperoleh. Interpretasi sinyal-sinyal ini didasarkan pada konsep arus terbatas difusi, yang pada gilirannya menghasilkan gambaran reaktivitas antarmuka dan kinetika kimia.
Teknologi SECM dapat mengeksplorasi fenomena antarmuka dan telah menemukan aplikasi yang signifikan dalam ilmu material, seperti penataan mikro dan pola permukaan.
Sejarah
Munculnya ultramikroelektroda (UME) merupakan titik balik penting dalam pengembangan teknik elektroanalisis sensitif seperti SECM. Pada tahun 1986, Engstrom melakukan eksperimen mirip SECM pertama dan mengamati pola reaksi dan zat antara berumur pendek. Eksperimen Alan J. Bader juga menunjukkan bahwa arus yang diukur pada jarak jauh tidak konsisten dengan penerowongan elektron, tetapi disebabkan oleh arus Farada. Hal ini mendorong penelitian lebih lanjut dalam mikroskopi elektrokimia. Budd mengusulkan dasar teoritis SECM pada tahun 1989 dan memperkenalkan berbagai mode umpan balik.
Cara kerjanya
Prinsip dasar SECM adalah memodulasi potensial dalam larutan yang mengandung pasangan redoks melalui ujung UME. Misalnya, dalam sistem yang mengangkutFe2+/Fe3+, ketika potensi negatif yang cukup diterapkan, Fe3+ akan direduksi menjadi Fe2+ di ujung UME, yang menghasilkan arus Batas difusi. Teknologi ini memiliki dua mode operasi utama: mode umpan balik dan mode pengumpulan-pembangkitan.
Mode Umpan Balik
Dalam mode umpan balik, ketika ujung UME dekat dengan substrat konduktif, produk tereduksi yang dihasilkan di ujung akan dioksidasi pada permukaan konduktif, yang menghasilkan peningkatan arus ujung, yang membentuk umpan balik positif. Jika targetnya adalah permukaan isolasi, arus akan berkurang karena ketidakmampuan untuk meregenerasi oksida, yang membentuk loop umpan balik negatif.
Mode Pengumpulan-Penghasilan
Dalam mode pengumpulan-penghasilan, ujung UME dipertahankan pada potensi yang cukup untuk reaksi kimia, sementara substrat berada pada potensi yang sesuai untuk mengumpulkan atau bereaksi dengan produk yang dihasilkan oleh ujung tersebut. Pola ini memberikan wawasan tentang dinamika proses transfer elektron dalam sistem.
Aplikasi
SECM telah digunakan untuk menyelidiki reaktivitas permukaan bahan padat, mempelajari kinetika pelarutan kristal ionik dalam lingkungan berair, menyaring bahan elektrokatalitik, menganalisis aktivitas enzim, dan menyelidiki transportasi dinamis membran sintetis/alami.
Kemampuan mikrofabrikasi dan desain planar SECM telah memungkinkan terobosan dalam penerapan reaksi permukaan, terutama dalam proses pengendapan logam dan pola permukaan.
Prospek Masa Depan
Seiring kemajuan teknologi, cakupan aplikasi SECM terus meluas dan sensitivitasnya terus meningkat. Probe yang lebih kecil dan resolusi spasial yang lebih tinggi berarti para ilmuwan dapat mengamati fenomena yang sebelumnya tidak dapat dijangkau. Di balik teknologi ini, kita tidak dapat menahan diri untuk bertanya-tanya: Dalam proses penjelajahan dunia mikroskopis, dapatkah SECM membantu kita memecahkan misteri ilmiah yang lebih dalam?
