✖


Jump to content

Сканирующая электрохимическая микроскопия

«SECM» перенаправляется сюда. Информацию об органе финансового регулирования см. в Комиссии по ценным бумагам и биржам Мьянмы .

Сканирующая электрохимическая микроскопия ( СЭКМ ) — это метод более широкого класса сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ), который используется для измерения локального электрохимического поведения границ раздела жидкость/твердое тело, жидкость/газ и жидкость/жидкость. [1] [2] [3] [4] [5] Первоначальная характеристика метода была приписана электрохимику Техасского университета Аллену Дж. Барду в 1989 году. [6] С тех пор теоретическая основа созрела и позволила широко использовать этот метод в химии, биологии и материаловедении. Электрохимические сигналы с пространственным разрешением можно получить путем измерения тока на кончике ультрамикроэлектрода (UME) в зависимости от точного положения кончика над интересующей областью подложки. Интерпретация сигнала SECM основана на концепции тока , ограниченного диффузией . [7] Информацию двумерного растрового сканирования можно компилировать для создания изображений реактивности поверхности и химической кинетики .

Этот метод дополняет другие методы определения характеристик поверхности, такие как поверхностный плазмонный резонанс (ППР). [8] электрохимическая сканирующая туннельная микроскопия (ЭСТМ), [9] и атомно-силовая микроскопия (АСМ) [10] при исследовании различных межфазных явлений. Помимо получения топографической информации, SECM часто используется для исследования поверхностной реактивности твердотельных материалов, электрокаталитических материалов, ферментов и других биофизических систем. [11] SECM и варианты этой техники также нашли применение в микрообработке , создании рисунка на поверхности и микроструктурировании. [12]

История [ править ]

Появление ультрамикроэлектродов (UME) примерно в 1980 году имело решающее значение для разработки чувствительных электроаналитических методов, таких как SECM. UME, используемые в качестве зондов, позволили изучать быстрые или локализованные электрохимические реакции. Первый эксперимент, подобный SECM, был проведен в 1986 году Энгстремом с целью прямого наблюдения профилей реакций и короткоживущих промежуточных продуктов. [13] Одновременные эксперименты Аллена Дж. Барда с использованием электрохимического сканирующего туннельного микроскопа ( ESTM ) продемонстрировали ток на больших расстояниях от зонда до образца, что несовместимо с туннелированием электронов . Это явление было приписано току Фарадея , что потребовало более тщательного анализа электрохимической микроскопии. [14] Теоретическая основа была представлена ​​в 1989 году Бардом, где он также ввел термин сканирующая электрохимическая микроскопия. В дополнение к простым режимам сбора данных, использовавшимся в то время, Бард продемонстрировал широкое распространение SECM посредством реализации различных режимов обратной связи. [6] По мере развития теоретической основы количество ежегодных публикаций, связанных с SECM, неуклонно росло с 10 до примерно 80 в 1999 году, когда стал доступен первый коммерческий SECM. [15] Популярность СЭХМ продолжает расти благодаря теоретическим и технологическим достижениям, которые расширяют экспериментальные режимы, одновременно расширяя область применения подложек и повышая чувствительность. [16]

Принципы работы [ править ]

Электрическим потенциалом манипулируют через наконечник UME в объемном растворе, содержащем окислительно-восстановительную пару (например, Fe 2+ /Фе 3+ ). При приложении достаточно отрицательного потенциала (Fe 3+ ) уменьшается до (Fe 2+ ) на наконечнике UME, генерируя ток, ограниченный диффузией. [13] Установившийся ток определяется потоком окисленных частиц в растворе к диску UME и определяется по формуле:

где i T,∞ — диффузионно-ограниченный ток, n — число электронов, перенесённых на кончике электрода (O + n e − → R), F — постоянная Фарадея , C — концентрация окисленных частиц в растворе, D — коэффициент диффузии , а — радиус диска UME. Чтобы исследовать интересующую поверхность, наконечник приближают к поверхности и измеряют изменения тока.

Существует два преобладающих режима работы: режим обратной связи и режим формирования коллекции.

Режим обратной связи [ править ]

Режим обратной связи и кривая подхода

В объемном растворе окисленные частицы восстанавливаются на кончике, создавая установившийся ток, который ограничивается полусферической диффузией. Когда наконечник приближается к проводящей подложке в растворе, восстановленные частицы, образующиеся на наконечнике, окисляются на проводящей поверхности, что приводит к увеличению тока на наконечнике и созданию регенеративной «положительной» петли обратной связи. [6] Противоположный эффект наблюдается при зондировании изолирующих поверхностей, поскольку окисленные частицы не могут быть регенерированы, а диффузия к электроду подавляется из-за физического препятствия при приближении наконечника к подложке, что создает «отрицательную» петлю обратной связи и уменьшает ток наконечника. Дополнительным параметром, который следует учитывать при зондировании изолирующих поверхностей, является диаметр оболочки электрода r g , поскольку он способствует физическому препятствованию диффузии.

Изменение тока на наконечнике в зависимости от расстояния d можно изобразить в виде «кривой приближения», как показано.

Из-за того, что измерения СЭКМ зависят от скорости, их также используют для изучения кинетики переноса электронов. [17]

Режимы создания коллекций [ править ]

Другой используемый режим работы — это создание наконечника/сбор подложки (TG/SC). В режиме TG/SC наконечник удерживается под потенциалом, достаточным для возникновения электродной реакции и «генерации» продукта, в то время как подложка удерживается под потенциалом, достаточным для того, чтобы электродный продукт вступал в реакцию с подложкой или был «собран» ею. . [6] Обратным к этому методу является создание/сбор субстрата (SG/TC), при котором субстрат действует для создания видов, которые измеряются на кончике. Варианты TG/SC и SG/TC также относятся к категории «прямых» режимов. [7]

Генерируются два тока: ток кончика i T и ток подложки i S . Поскольку субстрат обычно намного больше кончика, эффективность сбора i S / i T равна 1, если во время переноса частиц, генерируемых кончиком, на субстрат не происходит никаких реакций. По мере уменьшения расстояния между наконечником и подложкой d эффективность сбора i S / i T приближается к 1.

Переменный ток (переменный ток)-SECM [ править ]

В AC-SECM к смещению постоянного тока зонда SECM применяется синусоидальное смещение, что позволяет измерить импеданс образца, как в случае с электрохимической импедансной спектроскопией . [18] В отличие от методов DC-SECM, ac-SECM не требует использования окислительно-восстановительного посредника. Это особенно полезно для измерений, в которых окислительно-восстановительный медиатор может повлиять на химический состав исследуемой системы. [19] Примеры включают исследования коррозии , в которых окислительно-восстановительный медиатор может ингибировать или увеличивать скорость коррозии, а также биологические исследования, в которых окислительно-восстановительный медиатор может быть токсичным для живой клетки изучаемой .

В AC-SECM измеряемый отклик обратной связи зависит как от типа образца, так и от условий эксперимента. [20] Когда образец является изолирующим, измеренное сопротивление всегда будет увеличиваться с уменьшением расстояния между зондом и образцом. Однако это не относится к проводящему образцу. Для проводящего образца, измеренного в электролите с высокой проводимостью или при низкой частоте переменного тока, уменьшение расстояния между зондом и образцом приведет к увеличению импеданса. Однако если проводящий образец измеряется в электролите с низкой проводимостью или при высокой частоте переменного тока, уменьшение расстояния между зондом и образцом приведет к более низкому измеренному импедансу.

Сканирование электродов SECM в режиме постоянной высоты

SECM-изображение [ править ]

Изменения тока в зависимости от расстояния между кончиком электрода и поверхностью подложки позволяют визуализировать изолирующие и проводящие поверхности для получения информации о топологии и реактивности, перемещая наконечник по поверхностям и измеряя ток на наконечнике.

Наиболее распространенным режимом сканирования является режим постоянной высоты. [7] где высота иглы неизменна и сканируется по поверхности в плоскости xy. В качестве альтернативы возможны измерения постоянного расстояния, которые изменяют положение z, чтобы поддерживать расстояние между датчиком и образцом, когда датчик сканирует поверхность в плоскости xy. Измерение постоянного расстояния может быть основано на электрическом сигнале, как и в режиме постоянного тока. [7] где устройство пытается поддерживать постоянный ток, изменяя расстояние от подложки до кончика d и записывая изменение d . Механический сигнал также может использоваться для управления расстоянием от зонда до образца. Примерами этого являются прерывистый контакт (ic)-SECM. [21] и поперечная сила [22] методы, которые используют изменения вибрации зонда для поддержания расстояния между зондом и образцом.

Пространственное разрешение зависит от радиуса наконечника, расстояния от подложки до наконечника, точности электроники и других факторов.

Инструментарий [ править ]

Схема основных устройств, участвующих в большинстве экспериментов SECM. Экспериментальное управление осуществляется посредством манипулирования пьезоконтроллером и потенциальным программатором, а сбор данных осуществляется с помощью бипотенциостата.

Ранние SECM создавались исключительно отдельными лабораторными группами из набора общих компонентов, включая потенциостат (или бипотенциостат) и потенциальный программатор, усилитель тока, пьезоэлектрический позиционер и контроллер, компьютер и UME. [4] Многие эксперименты SECM носят весьма специфичный характер, и сборка SECM собственными силами остается обычным явлением. Разработка новых методов надежного нанопроизводства электродов была в центре внимания в литературе из-за нескольких явных преимуществ, включая высокие скорости массообмена и низкие уровни адсорбции реагентов в кинетических экспериментах. [23] [24] Кроме того, улучшенное пространственное разрешение, обеспечиваемое уменьшенным размером зонда, расширяет возможности исследований SECM до меньших и более быстрых явлений. Следующие методы включают сокращенное изложение технологий изготовления в быстро развивающейся области.

Подготовка электродов [ править ]

(А) Схема ультрамикроэлектрода. Открытый металл является активной частью электрода. (B) Оптическая микрофотография наконечника. Платиновый провод (оранжевый) запечатан внутри стеклянной оболочки.

В зондах SECM в качестве активного материала сердцевины используется платина, однако также используются углерод, золото, ртуть и серебро. [25] Типичная подготовка микроэлектрода осуществляется путем термосварки микропровода или углеродного волокна в стеклянном капилляре под вакуумом . Этот наконечник можно соединить с медным электродом большего размера с помощью серебряной эпоксидной смолы, а затем отполировать, чтобы кончик стал заостренным. Наноизготовление электродов можно осуществить путем травления металлической проволоки цианидом натрия и гидроксидом натрия. Протравленные металлические проволоки затем можно покрыть воском, лаком, расплавленным парафином или стеклом, поли(а-метилстиролом), полиимидом , [26] электрополимеризованный фенол и электрофоретическая краска . [27] Нанонаконечники, полученные этими методами, имеют коническую форму, однако наконечники в форме дисков можно получить путем вытягивания микропипеткой стеклянных запаянных электродов. Наноразмерные электроды позволяют проводить эксперименты с биологическими особенностями субмикронного масштаба или анализ отдельных молекул с высоким разрешением. Эксперименты по «проникновению», когда наконечник вставляется в микроструктуру (например, тонкую полимерную пленку с фиксированными окислительно-восстановительными центрами) для измерения кинетических и концентрационных параметров, также требуют использования наноразмерных электродов. [28] Тем не менее, микроэлектроды остаются идеальными для количественных кинетических экспериментов и экспериментов в режиме обратной связи из-за увеличенной площади поверхности.

Модификация электродов вышла за рамки размерного параметра. Датчики SECM-AFM могут действовать как датчик силы и электрод за счет использования сплющенной травленой металлической проволоки, покрытой электрофоретической краской. В этой системе сплющенная проволока действует как гибкий кантилевер для измерения силы, действующей на образец (AFM), в то время как проволочный электрод измеряет ток (SECM). [2] Аналогичным образом, функциональность SECM можно придать стандартным зондам АСМ путем напыления на поверхность проводящего металла или фрезерования изолированного наконечника сфокусированным ионным лучом (FIB). электронно-лучевая литография воспроизводимо генерирует зонды SECM-AFM с использованием кремниевых пластин. Также было продемонстрировано, что [29] Производители зондов АСМ, такие как Scuba Probe Technologies, производят зонды SECM-AFM с надежными электрическими контактами для работы в жидкостях. [30]

Изображения химической среды, отделенные от локализованной топографии, также желательны для изучения больших или неровных поверхностей. Недавно были разработаны «мягкие щупы» путем заполнения микротканной дорожки на листе полиэтилентерефталата проводящими углеродными чернилами. Ламинирование полимерной пленкой позволило получить иглу V-образной формы, которая была обрезана, чтобы обнажить угольный наконечник. Гибкость, присущая конструкции зонда, обеспечивает постоянный контакт с подложкой, которая сгибает зонд. При перемещении по образцу изгиб зонда учитывает топографические различия подложки и обеспечивает квазипостоянное расстояние между наконечником и подложкой d . [31]

Зонды Micro-ITIES представляют собой еще один тип специальных зондов, в которых используется интерфейс между растворами двух несмешивающихся электролитов ( ITIES ). Эти наконечники представляют собой коническую пипетку, содержащую раствор, содержащий металлический противоэлектрод, и используются для измерения событий переноса электронов и ионов при погружении во вторую несмешивающуюся жидкую фазу, содержащую противоэлектрод сравнения. [1]

Часто зондирование границ раздела жидкость/жидкость и воздух/жидкость с помощью SECM требует использования подводного электрода. [32] В этой конфигурации электрод имеет форму крючка, при этом электрод можно переворачивать и погружать в слой жидкости. Наконечник UME направлен вверх и может располагаться непосредственно под границей раздела жидкость/жидкость или воздух/жидкость. Часть электрода, проходящая через область интерфейса, электрически изолирована для предотвращения косвенных межфазных возмущений.

Увеличение сложности электродов наряду с уменьшением их размеров вызвало необходимость в методах определения характеристик с высоким разрешением. Сканирующая электронная микроскопия (SEM), циклическая вольтамперометрия (CV) и измерения кривой подхода SECM часто применяются для определения размеров и геометрии изготовленных зондов.

Потенциостат [ править ]

Потенциостат смещает и измеряет напряжение, используя стандартную трехэлектродную систему вольтамперометрических экспериментов. UME действует как рабочий электрод , прикладывая к подложке контролируемый потенциал. Вспомогательный электрод (или противоэлектрод) балансирует ток, генерируемый на рабочем электроде, часто посредством окислительно-восстановительной реакции с растворителем или опорным электролитом. Напряжение измеряется относительно четко определенного восстановительного потенциала электрода сравнения , хотя сам электрод не пропускает ток.

Позиционеры и переводчики [ править ]

SECM использует многие из тех же компонентов позиционирования, которые доступны для других методов определения характеристик материалов. Точное расположение между наконечником и образцом является важным фактором, дополняющим размер наконечника. Положение зонда относительно заданной точки на поверхности материала в направлениях x, y и z обычно контролируется двигателем для грубого позиционирования, соединенным с пьезоэлектрическим двигателем для более точного управления. В частности, системы могут оснащаться червячным двигателем , который управляет грубым позиционированием с дополнительным управлением по оси Z, управляемым пьезотолкателем PZT. шаговые двигатели с пьезопозиционером XYZ или системы управления с обратной связью . Также использовались [15]

Приложения [ править ]

SECM использовался для исследования топографии и реакционной способности поверхности твердотельных материалов, отслеживания кинетики растворения ионных кристаллов в водных средах, проверки электрокаталитических перспектив, выяснения ферментативной активности и исследования динамического транспорта через синтетические/природные мембраны и другие биофизические системы. Ранние эксперименты были сосредоточены на границах раздела твердое тело/жидкость и характеристике типичных электрохимических систем на основе растворов с более высоким пространственным разрешением и чувствительностью, чем обычно позволяют объемные электрохимические эксперименты. Совсем недавно метод SECM был адаптирован для исследования динамики химического переноса на границах раздела жидкость/жидкость и жидкость/газ.

Интерфейс твердое/жидкое тело [ править ]

Микроструктурирование [ править ]

SECM и варианты этой техники также нашли применение в микрообработке, создании рисунка на поверхности и микроструктурировании. [12] В этом контексте было исследовано множество поверхностных реакций, включая осаждение металлов, травление и формирование рисунка на поверхностях с помощью ферментов. Сканирующая зондовая литография (SPL) поверхностей может быть выполнена с использованием конфигурации SECM. Из-за ограничений по размеру в процедурах микропроизводства UME пространственное разрешение уменьшается, что обеспечивает больший размер элементов по сравнению с другими методами SPL. Ранний пример продемонстрировал формирование рисунка самоорганизующихся монослоев додецилтиолата (SAM) путем перемещения UME в двумерном массиве в непосредственной близости от поверхности с одновременным применением окислительного или восстановительного потенциала, тем самым локально десорбируя химические соединения. [12] Элементы микронного размера были эффективно внедрены в ЗРК. Неотъемлемое преимущество SECM перед другими методами SPL для создания рисунка на поверхности можно объяснить его способностью одновременно получать электрохимическую информацию о поверхности во время выполнения литографии. Другие исследования продемонстрировали полезность SECM для осаждения локальных островков золота в качестве матриц для прикрепления биомолекул и флуоресцентных красителей . [33] Такие исследования позволяют предположить потенциал этой технологии для изготовления наноразмерных сборок, что делает ее особенно подходящей для исследования ранее изученных систем, связанных с небольшими кластерами золота.

Разновидности СЭХМ, использующие геометрию кончика микропипетки, использовались для создания микрокристаллов твердого раствора с пространственным разрешением . [34] Здесь стеклянные микрокапилляры с отверстиями субмикронного размера заменяют стандартный UME, позволяя каплям размером в фемтолитр суспендироваться из капилляра над проводящей поверхностью, действующей в качестве рабочего электрода . При контакте с положительно смещенной поверхностью капли растворов солей достигают пересыщения и кристаллизуются с четко определенной микромасштабной геометрией. Такая технология может хорошо подойти для твердотельных электрохимических датчиков на микроустройствах.

Ионное растворение [ править ]

Ионное растворение кристалла за счет локального восстановления M п+

Растворение ионных кристаллов в водных средах имеет фундаментальное значение для характеристики множества природных и синтетических систем. [35] Высокое пространственное разрешение и трехмерная подвижность, обеспечиваемые UME, позволяют исследовать кинетику растворения на конкретных гранях моноионных кристаллов, тогда как предыдущие методы определения характеристик основывались на объемных или ансамблевых средних измерениях. Благодаря высоким скоростям массопереноса, связанным с UME в конфигурации SECM, можно количественно оценить системы, характеризующиеся очень быстрой кинетикой реакции . Кроме того, UME позволяют осуществлять мониторинг в широком динамическом диапазоне , что делает возможным исследование ионных твердых веществ с большими различиями в растворимости .

Ранние примеры, демонстрирующие полезность SECM для извлечения количественных данных о скорости из таких систем, были выполнены на кристаллах CuSO 4 в водном растворе, насыщенном Cu. 2+ и так 2−
4 иона. [36] Размещая UME в конфигурации SECM примерно на расстоянии одного электрода от грани (100) кристалла CuSO 4 , можно было нарушить равновесие растворения за счет локального восстановления Cu 2+ на поверхности УМЕ. Поскольку грань кристалла локально растворялась в ионах меди и сульфата, образовывалась видимая ямка, и хроноамперометрический сигнал можно было отслеживать как функцию расстояния между UME и кристаллом. Предполагая кинетическое поведение первого или второго порядка, константу скорости растворения можно затем извлечь из данных. Аналогичные исследования проводились на дополнительных кристаллических системах без фонового электролита. [37]

Электрокаталитическое исследование [ править ]

Поиск новых каталитических материалов для замены драгоценных металлов, используемых в топливных элементах, требует обширных знаний о реакции восстановления кислорода (ORR), происходящей на поверхности металла. Часто еще более насущными являются физические ограничения, налагаемые необходимостью исследования и оценки электрокаталитической жизнеспособности большого количества потенциальных каталитических кандидатов. Некоторые группы, изучающие электрокатализ, продемонстрировали использование СЭХМ в качестве метода быстрого скрининга, который предоставляет локальную количественную электрохимическую информацию о каталитических смесях и материалах. [38] [39]

Для оценки высокой производительности новых металлических электрокатализаторов было предложено множество подходов. Один функциональный подход, не связанный с SECM, позволил оптически оценить электрокаталитическую активность большого количества катализаторов, используя метод, который обнаруживает образование протонов на нанесенных массивах протон-чувствительных флуоресцентных красителей . [40] Несмотря на определенную полезность, этот метод страдает из-за невозможности извлечь количественную электрохимическую информацию из любой интересующей каталитической системы, что требует получения количественной электрохимической информации в автономном режиме из массивного эксперимента. Бард и др. продемонстрировали оценку электрокаталитической активности при большом объеме с использованием конфигурации SECM. [38] Благодаря такому подходу прямая количественная электрохимическая информация из многокомпонентных систем может быть получена на платформе быстрого скрининга. Такая высокая производительность скрининга значительно облегчает поиск распространенных, эффективных и экономически выгодных электрокаталитических материалов в качестве заменителей платины и других драгоценных металлов .

Биологический анализ [ править ]

Визуализация подложки (режим постоянного тока). (A) SECM-изображение части (10 мкм × 10 мкм) клетки молочной железы человека с использованием наконечника радиусом 120 нм. (B) Оптическая микрофотография той же клетки, показывающая область изображения SECM, ограниченную белым квадратом. СЕКМ

Способность исследовать непроводящие поверхности делает СЭХМ возможным методом анализа мембран, окислительно-восстановительных активных ферментов и других биофизических систем.

Изменения внутриклеточной окислительно-восстановительной активности могут быть связаны с такими состояниями, как окислительный стресс и рак. Окислительно-восстановительные процессы отдельных живых клеток можно исследовать с помощью СЭКМ, который служит неинвазивным методом мониторинга внутриклеточного переноса заряда. В таких измерениях интересующую клетку иммобилизуют на поверхности, погруженной в раствор с окисленной формой окислительно-восстановительного медиатора, и используется режим обратной связи. К наконечнику прикладывается потенциал, который восстанавливает окисленные частицы, генерируя установившийся ток i T . Когда продукт кончика попадает в клетку, он повторно окисляется внутриклеточными процессами и отправляется обратно. В зависимости от скорости, с которой ячейка регенерирует продукт наконечника, ток наконечника будет меняться. Исследование Лю и соавт. [41] применили этот метод и показали, что окислительно-восстановительные состояния внутри трех линий клеток молочной железы человека (неподвижных, подвижных и метастатических ) постоянно различаются. СЭКМ может не только исследовать иммобилизованные клетки, но также использоваться для изучения кинетики иммобилизованных окислительно-восстановительных ферментов. [42]

Транспорт ионов, таких как K + и На + проникновение через мембраны или другие биологические интерфейсы жизненно важно для многих клеточных процессов; SECM использовался для изучения транспорта окислительно-восстановительных активных веществ через клеточные мембраны. В режиме обратной связи перенос молекул через мембрану можно вызвать путем сбора переносимых частиц на кончике и формирования градиента концентрации. [4] Изменения тока можно измерить как функцию скорости транспорта молекул.

Интерфейс жидкость/жидкость [ править ]

Электрокатализ [ править ]

Границу раздела между двумя растворами несмешивающихся электролитов (ITIES) можно изучить с помощью SECM с зондом micro-ITIES. Зонд лежит в один слой и при подаче потенциала перемещается ближе к переходу. Окисление или восстановление снижает концентрацию субстрата, что приводит к диффузии из любого слоя. На близких расстояниях кончик-интерфейс наблюдаются скорости диффузии между органическим/водным слоем субстрата или ионных частиц. [43] Скорость переноса электронов также широко изучалась в ITIES. В таких экспериментах окислительно-восстановительные пары растворяются в отдельных фазах и регистрируется ток на ИТИЭС. [1] Это также фундаментальный принцип изучения транспорта через мембраны.

Интерфейс жидкость/газ [ править ]

Перенос химических веществ через границу раздела воздух/жидкость на определенном уровне является неотъемлемой частью почти каждой физической, физиологической, биологической и экологической системы. До сих пор основным направлением в этой области была количественная оценка динамики молекулярного переноса через монослойные пленки, чтобы получить представление о химических транспортных свойствах клеточных мембранных систем и химической диффузии на границах с окружающей средой. [44]

Хотя большая работа была проделана в области испарения через монослои на границах раздела воздух/вода, именно внедрение SECM предоставило исследователям альтернативный метод исследования проницаемости монослоев для небольших молекул растворенных веществ через такие границы раздела. Точно расположив подводный электрод под органическим монослоем, разделяющим границу раздела воздух/вода, исследователи смогли нарушить диффузионное равновесие кислорода за счет локального восстановления кислорода в водном слое, тем самым вызывая диффузию через монослой. [45] Динамику диффузии системы можно выяснить путем измерения текущего отклика в UME с высоким пространственным и временным разрешением . SECM вполне подходит для таких исследований кинетики, поскольку токовую реакцию можно отслеживать с высокой чувствительностью из-за высоких скоростей массопереноса , связанных с UME в конфигурации SECM. Трехмерная мобильность UME также позволяет осуществлять пространственное зондирование мембран для определения точек высокого потока или проницаемости. Очень похожий подход использовался для исследований диффузии на границах раздела жидкость/жидкость и твердое тело/жидкость.

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Анвин, Патрик; Баркер, Гонсалвес; Макферсон, Слевин (1999). «Сканирующая электрохимическая микроскопия: за пределами границы раздела твердое тело и жидкость». 385 : 223–240. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  2. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Чжан, Цзе; Баркер, Анвин (2001). «Измерение прямой и обратной констант скорости переноса электронов на границе раздела двух растворов несмешивающихся электролитов с помощью сканирующей электрохимической микроскопии (СЭКМ): теория и эксперимент». Электрохимические коммуникации . 3 (7): 372–378. дои : 10.1016/s1388-2481(01)00173-4 .
  3. ^ Миркин, Майкл; Солнце (2006). «Кинетика реакций переноса электрона на наноэлектродах». Аналитическая химия . 78 (18): 6526–6534. дои : 10.1021/ac060924q . ПМИД   16970330 .
  4. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Миркин, Майкл; Пэн Сунь; Франсуа О. Лафорж (2007). «Сканирующая электрохимическая микроскопия в XXI веке». Физическая химия Химическая физика . 9 (7): 802–823. Бибкод : 2007PCCP....9..802S . дои : 10.1039/b612259k . ПМИД   17287874 .
  5. ^ Виттсток, Гюнтер (2003). «Изображение локализованной реактивности поверхностей с помощью сканирующей электрохимической микроскопии». Темы прикладной физики . 85 : 335–366. дои : 10.1007/3-540-44817-9_11 . ISBN  978-3-540-42583-0 .
  6. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Бард, Аллен Дж.; Фан, Фу Рен Ф.; Квак, Джухён; Лев, Овадия. (1989). «Сканирующая электрохимическая микроскопия. Введение и принципы». Аналитическая химия . 61 (2): 132–138. дои : 10.1021/ac00177a011 . ISSN   0003-2700 .
  7. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Бард, Аллен (2001). Сканирующая электрохимическая микроскопия . Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN  0-8247-0471-1 .
  8. ^ Шунериц, Сабина; Кнорр, Николаус; Калемчук, Роберто; Ливаш, Тьерри (2004). «Новый подход к написанию и одновременному чтению микропаттернов: сочетание поверхностно-плазмонно-резонансной томографии со сканирующей электрохимической микроскопией (СЭКМ)». Ленгмюр . 20 (21): 9236–9241. дои : 10.1021/la0492557 . ISSN   0743-7463 . ПМИД   15461512 .
  9. ^ Уиттсток, Гюнтер; Томас Х. Тройтлер (2003). «Комбинация электрохимического туннельного микроскопа (ECSTM) и сканирующего электрохимического микроскопа (SECM): применение для индуцированной иглой модификации самоорганизующихся монослоев». Электрохимика Акта . 48 (20–22): 2923–2932. дои : 10.1016/s0013-4686(03)00357-8 .
  10. ^ Мизайков, Б; Бертаньолли, Лугштайн; Куенг, Кранц (2004). «Картирование ферментативной активности путем обнаружения ферментативных продуктов во время АСМ-визуализации с помощью интегрированных зондов SECM – AFM». Ультрамикроскопия . 100 (3–4): 127–134. дои : 10.1016/j.ultramic.2003.10.004 . ПМИД   15231302 .
  11. ^ Уиттсток, Гюнтер; Бурхардт, Мальта; Пуст, Саша Э.; Шен, Ян; Чжао, Чуан (2007). «Сканирующая электрохимическая микроскопия для прямой визуализации скорости реакций». Angewandte Chemie, международное издание . 46 (10): 1584–1617. дои : 10.1002/anie.200602750 . ISSN   1433-7851 . ПМИД   17285666 .
  12. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Горман, Кристофер; Стефан Крамер; Райан Р. Фюрер (2003). «Сканирующая зондовая литография с использованием самособирающихся монослоев». Химические обзоры . 103 (11): 4367–4418. дои : 10.1021/cr020704m . ПМИД   14611266 .
  13. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Энгстрем, RC; М. Вебер; диджей Вундер; Р. Берджесс; С. Вингвист (апрель 1986 г.). «Измерения внутри диффузионного слоя с использованием микроэлектродного зонда». Анальный. Хим . 58 (4): 844–848. дои : 10.1021/ac00295a044 .
  14. ^ Бард, Аллен; Сюэ-Ян Лю; Фу-Рен Ф. Фан; Чарльз В. Лин (1986). «Сканирующий электрохимический и туннельный ультрамикроэлектродный микроскоп для исследования поверхности электродов в растворе с высоким разрешением». Дж. Ам. хим. Соц . 108 (13): 3838–3839. дои : 10.1021/ja00273a054 .
  15. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Миркин, Майкл; Пэн Сунь; Франсуа Лафорж (30 ноября 2006 г.). «Сканирующая электрохимическая микроскопия в XXI веке» . Физическая химия Химическая физика . 9 (7): 802–23. Бибкод : 2007PCCP....9..802S . дои : 10.1039/b612259k . ПМИД   17287874 . Проверено 5 октября 2011 г.
  16. ^ Миркин, Михаил В.; Ногала, Войцех; Велмуруган, Джявель; Ван, Исянь (2011). «Сканирующая электрохимическая микроскопия в 21 веке. Обновление 1: пять лет спустя». Физическая химия Химическая физика . 13 (48): 21196–21312. Бибкод : 2011PCCP...1321196M . дои : 10.1039/c1cp22376c . ПМИД   22031463 .
  17. ^ Бард, Аллен Дж.; Дэвид О. Випф (1991). «Влияние гетерогенной скорости переноса электронов на подложке на ток обратной связи острия». Дж. Электрохим. Соц . 138 (2): 469–474. дои : 10.1149/1.2085612 .
  18. ^ «Введение в ac-SECM» (PDF) . Био-логические научные инструменты . Проверено 29 мая 2019 г.
  19. ^ Хоррокс, Бенджамин Р.; Шмидтке, Дэвид; Хеллер, Адам; Бард, Аллен Дж. (15 декабря 1993 г.). «Сканирующая электрохимическая микроскопия. 24. Ферментные ультрамикроэлектроды для измерения перекиси водорода на поверхностях». Аналитическая химия . 65 (24): 3605–3614. дои : 10.1021/ac00072a013 . ISSN   0003-2700 . ПМИД   8311247 .
  20. ^ Дьяковский, Петр М.; Барански, Анджей С. (2006). «Положительная и отрицательная обратная связь по сопротивлению переменного тока, наблюдаемая над проводящими подложками в условиях SECM». Электрохимика Акта . 52 (3): 854–862. doi : 10.1016/j.electacta.2006.06.020 . ISSN   0013-4686 .
  21. ^ Маккелви, Ким; Эдвардс, Мартин А.; Анвин, Патрик Р. (август 2010 г.). «Периодическая контактно-сканирующая электрохимическая микроскопия (IC-SECM): новый подход к позиционированию наконечника и одновременному отображению топографии и активности межфазной поверхности». Аналитическая химия . 82 (15): 6334–6337. дои : 10.1021/ac101099e . ISSN   0003-2700 . ПМИД   20583818 .
  22. ^ Баллестерос Катеманн, Бернардо; Шульте, Альберт; Шуман, Вольфганг (9 мая 2003 г.). «Сканирующая электрохимическая микроскопия в режиме постоянного расстояния (SECM) - Часть I: Адаптация неоптического режима позиционирования на основе поперечной силы для наконечников SECM». Химия - Европейский журнал . 9 (9): 2025–2033. дои : 10.1002/chem.200204267 . ПМИД   12740850 .
  23. ^ Шуман, Вольфганг; Бернардо Баллестерос Катеманн; Альберт Шульте (2004). «Сканирующая электрохимическая микроскопия в режиме постоянного расстояния. Часть II: СЭХМ-изображение высокого разрешения с использованием платиновых наноэлектродов в качестве миниатюрных сканирующих зондов». Электроанализ . 16 (1–2): 60–65. дои : 10.1002/elan.200302918 .
  24. ^ Анвин, Патрик; Мартин А. Эдвардс; Софи Мартин; Анна Л. Уитворт; Джули В. Макферсон (2006). «Сканирующая электрохимическая микроскопия: принципы и приложения к биофизическим системам» . Физиологическое измерение . 27 (12): С63–Р108. Бибкод : 2006PhyM...27R..63E . дои : 10.1088/0967-3334/27/12/R01 . ПМИД   17135697 . S2CID   18506777 . Проверено 5 октября 2011 г.
  25. ^ Полкари, Дэвид; Дофин-Дюшарм, Филипп; Маузеролл, Джанин (23 ноября 2016 г.). «Сканирующая электрохимическая микроскопия: комплексный обзор экспериментальных параметров с 1989 по 2015 год». Химические обзоры . 116 (22): 13234–13278. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00067 . ISSN   0009-2665 . ПМИД   27736057 .
  26. ^ П. Сунь, З. Чжан, Дж. Го и Ю. Шао, Анал. хим., 2001, 73, 5346.
  27. ^ CJ Slevin, NJ Grey, JV Macpherson, MA Webb и PR Unwin, Electrochem. Коммун., 1999, 1, 282.
  28. ^ Амемия С., Бард AJ, Фан Ф.Р., Миркин М.В., Анвин PR. Annu Rev Anal Chem (Пало-Альто, Калифорния). 2008;1:95-131.
  29. ^ Добсон П.С., Уивер Дж.МР., Холдер М.Н., Анвин П.Р. и Макферсон Дж.В. 2005. Характеристика серийных микроизготовленных зондов для сканирующей электрохимически-атомно-силовой микроскопии. Анал. хим. 77 424–34
  30. ^ «Электрохимические кантилеверы | Технологии подводных зондов» . 7 сентября 2017 г.
  31. ^ Фернандо Кортес-Салазар, Маркус Траубле, Фей Ли, Жан-Марк Бюснель, Анн-Лора Гасснер, Мохамад Ходжей, Гюнтер Виттсток, Юбер Х. Жиро. «Мягкие щупы для сканирующей электрохимической микроскопии» Аналитическая химия Том. 18, Выпуск 16. Дата: 15.08.2009 Стартовая страница: 6889.
  32. ^ Анвин, Патрик; Цзе Чжан; Кристофер Дж. Слевин; Колин Мортон; Питер Скотт; Дэвид Дж. Уолтон (2001). «Новый подход к измерению боковой диффузии в ленгмюровских монослоях методом сканирующей электрохимической микроскопии (СЭХМ): теория и применение». Журнал физической химии Б. 105 (45): 11120–11130. дои : 10.1021/jp004592j .
  33. ^ Мандлер, Дэниел; Томоказуэ Мацуэ; Ива Турян (2000). «Изучение и характеристика поверхностей с органическими и биологическими молекулами с помощью сканирующего электрохимического микроскопа». Аналитическая химия . 72 (15): 3431–3435. дои : 10.1021/ac000046a . ПМИД   10952523 .
  34. ^ Тянь, Дэжи Ян; Ян Ян; Ченг Цзун; Дунпин Чжань (2011) . . 50 (37): : 10.1002 anie.201103386 . 8679–8682   doi /
  35. ^ Анвин, Патрик; Джули Макферсон (1994). «Колебательное растворение ионной поверхности монокристалла, наблюдаемое с помощью сканирующего электрохимического микроскопа». Журнал физической химии . 98 (45): 11764–11770. дои : 10.1021/j100096a022 .
  36. ^ Анвин, Патрик; Джули Макферсон (1993). «Новый подход к изучению кинетики растворения с помощью сканирующего электрохимического микроскопа: теория и применение к растворению пентагидрата сульфата меди в водных растворах серной кислоты». Журнал физической химии . 98 (6): 1704–1713. дои : 10.1021/j100057a026 .
  37. ^ Анвин, Патрик; Джули Макферсон (1996). «Растворение, индуцированное сканирующим электрохимическим микроскопом: теория и эксперимент по кинетике растворения хлорида серебра в водном растворе без поддерживающего электролита». Журнал физической химии . 100 (50): 19475–19483. дои : 10.1021/jp9614862 .
  38. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Бард, Аллен; Уолш, Фернандес (2005). «Термодинамические рекомендации по разработке биметаллических катализаторов электровосстановления кислорода и быстрого скрининга методом сканирующей электрохимической микроскопии. M-Co (M: Pd, Ag, Au)». Журнал Американского химического общества . 127 (1): 357–365. дои : 10.1021/ja0449729 . hdl : 11336/102572 . ПМИД   15631486 .
  39. ^ Бард, Аллен; Агилар, Зоски (2003). «Сканирующая электрохимическая микроскопия. 46. Экранирующие эффекты на обратимые и квазиобратимые реакции». Аналитическая химия . 75 (13): 2959–2966. дои : 10.1021/ac034011x . ПМИД   12964739 .
  40. ^ Маллук, Томас; Эрик Реддингтон; Энтони Сапиенца; Богдан Гурау; Рамешкришнан Вишванатан; С. Сарангапани; Евгений Сергеевич Смоткин (1998). «Комбинаторная электрохимия: высокопараллельный метод оптического скрининга для открытия лучших электрокатализаторов». Наука . 280 (5370): 1735–1737. Бибкод : 1998Sci...280.1735R . дои : 10.1126/science.280.5370.1735 . ПМИД   9624047 .
  41. ^ Лю, Бяо; Сьюзен А. Ротенберг; Майкл В. Миркин (август 2000 г.). «Сканирующая электрохимическая микроскопия живых клеток: различная окислительно-восстановительная активность неметастатических и метастатических клеток молочной железы человека» . ПНАС . 97 (18): 9855–9860. Бибкод : 2000PNAS...97.9855L . дои : 10.1073/pnas.97.18.9855 . ПМК   27604 . ПМИД   10963658 .
  42. ^ Пирс, Дэвид Т.; Патрик Р. Анвин; Аллен Дж. Бард (1992). «Сканирующая электрохимическая микроскопия: 17. Исследование кинетики фермента-медиатора для мембранной и поверхностно-иммобилизованной глюкозооксидазы». Анальный. Хим . 64 (17): 1795–1804. дои : 10.1021/ac00041a011 .
  43. ^ Миркин, Майкл; Юаньхуа Шао (30 октября 1998 г.). «Изучение переноса ионов на границе раздела жидкость/жидкость с помощью сканирующей электрохимической микроскопии (SECM)». Журнал физической химии Б. 102 (49): 9915–9921. дои : 10.1021/jp9828282 .
  44. ^ Тибодо, ЖЖ (1996). Экологическая хемодинамика: движение химических веществ в воздухе, воде и почве . Нью-Йорк. ISBN  9780471612957 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  45. ^ Анвин, Патрик; Кристофер Дж. Слевин; Стив Райли; Дэвид Дж. Уолтон (1998). «Новый подход к измерению влияния монослоя на молекулярный перенос через границу раздела воздух/вода с использованием сканирующей электрохимической микроскопии». Ленгмюр . 14 (19): 5331–5334. дои : 10.1021/la980320k .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Scanning_electrochemical_microscopy&oldid=1224583057"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 459e7cafddc0cef5a42b67c0852ab018__1716090360
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/45/18/459e7cafddc0cef5a42b67c0852ab018.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Scanning electrochemical microscopy - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)