Language
Country/Area
No result found
Please try again with a different
query
"Never
Stop
Questioning"
От теории к практике: как Аллен Дж. Бард возглавил революцию в сканирующей электрохимической микроскопии?
<р>
Сканирующая электрохимическая микроскопия (СЭХМ) — это метод, используемый для измерения локального электрохимического поведения на границах раздела жидкость/твердое тело, жидкость/газ и жидкость/жидкость. Впервые эта технология была предварительно описана в 1989 году электрохимиком Алленом Дж. Бардом из Техасского университета. С тех пор теоретическая основа постепенно улучшалась, благодаря чему технология широко используется в таких областях, как химия, биология и материаловедение.
<р>
SECM может получать электрохимические сигналы с пространственным разрешением, точно перемещая кончик ультрамикроэлектрода (UME) по интересующей области подложки. Интерпретация сигналов SECM основана на концепции тока, ограниченного диффузией. Пользователи могут собирать информацию из растровых 2D-сканирований для создания изображений реактивности поверхности и химической кинетики. Этот метод дополняет другие методы определения характеристик, такие как поверхностный плазмонный резонанс (ППР), электрохимическая сканирующая туннельная микроскопия (ESTM) и атомно-силовая микроскопия (АСМ), позволяя углубленно исследовать различные явления интерфейса.
<р> С появлением электрохимических наноэлектродов (UME) в 1980-х годах была разработана технология чувствительного электрохимического анализа SECM. В 1986 году первый эксперимент Энгстрема типа SECM позволил напрямую наблюдать профили реакций и короткоживущие промежуточные продукты. Вскоре после этого эксперименты Барда с использованием электрохимического сканирующего туннельного микроскопа (ESTM) показали, что токи все еще можно обнаруживать на больших расстояниях от зонда до образца, что несовместимо с туннелированием электронов. Это явление было связано с токами Фарадея и побудило к более глубокому анализу электрохимической микроскопии. <р> Теоретическая основа, предложенная Бардом в 1989 году, также является свежей. Он впервые предложил термин «сканирующий электрохимический микроскоп». Демонстрируя применение различных режимов обратной связи, Бард иллюстрирует широкую полезность SECM. По мере развития теоретических основ количество публикаций, посвященных SECM, увеличивалось из года в год, постепенно увеличившись примерно с 80 статей в 1999 году. Популярность SECM обусловлена не только теоретическими инновациями, но и технологическим прогрессом, который еще больше расширяет экспериментальные режимы, расширяет диапазон подложек и повышает чувствительность.SECM не только предоставляет топографическую информацию, но также часто используется для обнаружения поверхностной реактивности твердых материалов, электрокаталитических материалов, ферментов и других биофизических систем.
Принцип работы
<р> SECM изучает окислительно-восстановительные пары, манипулируя потенциалом на кончике ультрамикроэлектрода в электролите. При приложении достаточно отрицательного потенциала ионы (Fe3+) восстанавливаются до (Fe2+) на кончике ультрамикроэлектрода, тем самым генерируя диффузионно-ограниченный ток.<р> SECM имеет два основных режима работы: режим обратной связи и режим формирования коллекции. В режиме обратной связи ультрамикроэлектрод приближается к проводящей подложке и ток увеличивается. Напротив, когда зонд контактирует с изолирующей поверхностью, ток уменьшается, поскольку окисленные частицы не могут быть регенерированы.Изменение тока в этом процессе связано с множеством факторов, включая концентрацию окисленных частиц, коэффициент диффузии и радиус кончика ультрамикроэлектрода.
Поля приложения
<р> СЭХМ использовалась для исследования морфологии и реакционной способности поверхностей твердотельных материалов, отслеживания кинетики растворения ионных кристаллов в водных средах, скрининга электрокаталитических материалов, выяснения активности ферментов и изучения динамического транспорта в синтетических и природных мембранах и других биофизических материалах. системы. Ранние эксперименты в основном были сосредоточены на границе раздела твердого тела и жидкости и обеспечивали более высокое пространственное разрешение и чувствительность, чем традиционные электрохимические эксперименты.<р> Что касается микроструктурирования, SECM также используется для изготовления, нанесения рисунка и микроструктурирования поверхностей. Такие операции, как сканирующая зондовая литография (SPL), можно выполнять с помощью конфигурации SECM, что полезно для изучения реакций осаждения металлов, травления поверхности и формирования поверхностного рисунка с помощью ферментов. В сочетании с электрохимическими свойствами SECM преодолевает ограничения по размеру, присущие традиционным процессам микропроизводства.В последние годы технология SECM была усовершенствована для изучения динамики химического переноса на границах раздела жидкость-жидкость и газ-жидкость.
Сводка
<р> Вклад Аллена Дж. Барда в развитие сканирующего электрохимического микроскопа, несомненно, чрезвычайно важен. Его исследования обеспечивают незаменимую платформу для последующих научных исследований. А при постоянном развитии технологий и теории, как вы думаете, сможет ли SECM привести к новым научным открытиям в будущем?Trending Knowledge
Изучение ультрамикроэлектродов: почему за ними будущее электрохимии?
В современной электрохимической технологии сканирующая электрохимическая микроскопия (СЭХМ) подобна молчаливому наблюдателю, но она может выявить тонкие особенности поведения поверхностей раздела жидк
Удивительный мир сканирующей электрохимической микроскопии: раскрытие секретов интерфейса жидкость-твердое тело?
Сканирующая электрохимическая микроскопия (СЭХМ) — это инновационный метод, используемый в широкой категории сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ), который позволяет измерять локальное электрохимичес