Похожие презентации:
Циклическая вольтамперометрия
1.
Циклическаявольтамперометрия
2.
Линейная развертка потенциала(potential sweep)
2
3.
Линейная развертка потенциала(обратимая реакция)
E’
3
4.
Циклическая вольтамперометрия4
5.
Циклическая вольтамперометрияDO = DR
n(E - E0’), V
5
6.
Циклическая вольтамперометрияобратимая э/х реакция
E0'
E p ,a E p ,c
nF
0.4463
3/ 2
ip
2
RT
AD1/ 2C * v1/ 2
59
E p
mV
n
i p v1/ 2
E p
independent of
v
i p , a i p ,c
6
n(E - E0’), V
7.
Макро- и микроэлектродобратимая э/х реакция
ø = 1.5 mm
ø = 10 µm
4 mM K3[Fe(CN)6] in 0.1 M KCl
100 mV/s
M.A.Dayton, J.C.Brown, K.J.Stutts, R.M.Wightman Anal. Chem. 52 (1980) 946-50
7
8.
Макро- и микроэлектродобратимая э/х реакция
ø = 10 µm
8
9.
Циклическая вольтамперометриявлияние емкости
ic ACd v
1/ 2
5
ic
Cd v 10
3 / 2 1/ 2
i p 2.69n D C *
9
10.
Циклическая вольтамперометриянеобратимая э/х реакция
F
1/ 2
1/ 2
i p 0.4958
FAD
C
*
v
RT
1/ 2
(одноэлектронная)
нет обратного пика
10
11.
Циклическая вольтамперометрияквазиобратимая э/х реакция
11
12.
Сопряженная химическая реакциякаталитический механизм
O ne R
k'
R Z
O Y
i nFAC
*
O
Dk ' C
*
Z
12
13.
Сопряженная химическая реакциякаталитический механизм
Glucose Oxidase
Glucose
Gluconic
acid
+glucose
+
Fc
Fc
Electrode
13
14.
Сопряженная химическая реакциякаталитический механизм
14
15.
Циклическая вольтамперометрия(адсорбция)
2
2
n F
ip
A v
4 RT
RT bO
E p E '
ln
nF bR
0
15
16.
Циклическая вольтамперометрия(влияние адсорбции)
16
17.
Циклическая вольтамперометрияscan rate
(влияние адсорбции)
17
18.
Циклическая вольтамперометрия(влияние адсорбции)
18
19.
Посадка-cнятие оксидного слоя Au19
20.
Берлинская лазурь-2
Berlin Green
Prussian White
1 mA cm
Prussian Blue
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
E, V
20
21.
ЭлектрополимеризацияN
H3C N
H3C
N CH3
CH3
S
H2C
N
H2N
N
N CH3
CH3
H
Methylene Blue
Neutral Red
2
0.1 mA/cm
0.5 mA/cm2
-0.8
0.8
E, V
-0.4
1.2
0.6
E, V
21
22.
ОБРАТИМЫЙ ПЕРЕНОСЭЛЕКТРОНА С ЦИТОХРОМА С НА
ПОВЕРХНОСТЬ ЭЛЕКТРОДА
22
23.
ОБРАТИМЫЙ ПЕРЕНОСЭЛЕКТРОНА С ЦИТОХРОМА С НА
ПОВЕРХНОСТЬ ЭЛЕКТРОДА
J. Chem. Soc. , Chem. Commun. (1977) 71
23
24.
НаночастицыRoyce W. Murray Chem. Rev. 2008, 108, 2688–2720
24
25.
НаночастицыAu140 MPC
Royce W. Murray Chem. Rev. 2008, 108, 2688–2720
25
26.
НаночастицыAu25 MPC
Royce W. Murray Chem. Rev. 2008, 108, 2688–2720
26
27.
Наночастицы27
28.
Инверсионнаявольтамперометрия
(stripping voltammetry)
28
29.
Анодная инверсионнаявольтамперометрия
1. Преконцентрирование:
Me n n e Hg Me (Hg )
от 30 сек. для 10-7 M до 20 мин. для 10-10 М
2. Определение:
•линейная развертка потенциала,
•дифференциальная импульсная или квадратноволновая
вольтамперометрия
29
30.
Анодная инверсионнаявольтамперометрия
30
31.
Анодная инверсионнаявольтамперометрия
CHg
il td
nFVHg
31
32.
Анодная инверсионнаявольтамперометрия
ip
i p v1/ 2
ip v
n 2 F 2 AlC Hg
2.7 RT
v
большие v и l
малые v и l
32
33.
Анодная инверсионнаявольтамперометрия
пленка
капля
33
34.
Адсорбционная инверсионнаявольтамперометрия
34
35.
Адсорбционная инверсионнаявольтамперометрия
35
36.
Катодная инверсионнаявольтамперометрия
DNA 0.5 ppm
1 150 c времена накопления
36
37. Abbe Limit
far fieldnear field
detector
lense
lense
aperture
x,y,zpositioning
elements
Fourier
transformation
near-field
interaction
sample
sample
37
38. Scanning Probe Microscopy - History
1981:scanning tunneling microscopy (STM)
(Binnig et al., Helv. Phys. Acta, 55 (1982) 726)
1984:
near-field scanning microscopy (SNOM, NSOM)
(Pohl et al., Appl. Phys. Lett., 44 (1984) 651)
1986:
atomic force microscopy (AFM)
(Binnig, G.; Quate, C. F.; Gerber, C., Phys. Rev. Lett.
56 (1986) 930)
1986:
nobel prize for G. Binnig, H. Rohrer, H. Ruska
1988:
first commercial AFM
1989:
scanning electrochemical microscopy (SECM)
(A. J. Bard, F. F. Fan, J. Kwak, O. Lev, Anal. Chem. 61
(1989) 132; R. C. Engstrom, C. M. Pharr, Anal. Chem.
61 (1989) A1099)
38
39. History - Probing diffusion layers
39Royce C. Engstrom, Trevor Meaney, Ray Tople, R. Mark Wightman Anal. Chem. 59 (1987), 2005
Spatiotemporal Description of the Diffusion Layer with a Microelectrode Probe
40. History - Introduction & principles of SECM - I
History - Introduction & principles of SECM - I40
A.J. Bard, F.R.F. Fan, J. Kwak, O. Lev Anal. Chem. 61 (1989), 132 Scanning Electrochemical
Microscopy. Introduction and Principles
41.
Positive Feedback Mode (Redox Recycling)r
r
r
r
r
25
i t / i t,oo
20
15
10
5
0
0
0.5
1
d/r
41
1.5
d
d
d
d
d
Red
Red
Ox
Ox
42.
Negative Feedback Mode (Diffusion Blocking)r
r
r
r
1.2
1
i t / i t,oo
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
2
4
6
d/r
42
8
10
d
ddd 0
43. SECM – Working Modes
bulksolution
Red
positive
feedback
S generatorT collector
T generatorS collector
Ox
I = Ilim
Red
43
negative
feedback
Ox
Red
Ox
X
conductive
insulating
I > Ilim
I < Ilim
Ox
Red
Red
Red
44. SECM tips
Metal Microelectrodes
– Disk-in-Glass Microelectrodes
– Submicrometer Glass-Encapsulated
Microelectrodes
– Electrochemical Etching of Metal
Wires
– Self-Assembled Spherical Gold
Microelectrodes
– Mercury Mircoelectrodes
Carbon Microelectrodes
– Carbon Fiber Microelectrodes
• Glass Encapsulation of Carbon Fiber
Microelectrodes
• Carbon Fiber Etching
– Pyrolytic Carbon Microelectrodes
44
45.
Pt-Nanoelectrodes45
46.
Characterization of Nanoelectrodes by Means of CV0
-0.1
-0.2
9 nm
51 nm
120 nm
220 nm
I / nA
-0.3
-0.4
350 nm
-0.5
-0.6
-0.7
-0.8
780 nm
10 mM [Ru(NH3)6]3+; 100 mVs-1
-0.9
-400
-350
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
E / mV
46
B. Ballesteros Katemann, W. Schuhmann, Electroanalysis 14 (2002) 22-28. Fabrication and
Characterization of Needle-Type Pt-Disk Nanoelectrodes
47.
SECM Approach Curves with Nanoelectrodesnegative feedback
positive feedback
47
5 mM [Ru(NH3)6] 3+ ;
0.1 M KCl vs Ag/AgCl pseudo
B. Ballesteros Katemann, W. Schuhmann, Electroanalysis 14 (2002) 22-28. Fabrication and
Characterization of Needle-Type Pt-Disk Nanoelectrodes
48. Scanning Electrochemical Microscopy – System Set-Up
potentiostatPC
x,y,z-positioning
z
y
x
48
49. Scanning Electrochemical Microscopy – System Set-Up
PotentiostatPC
x,y,z-Positioning
49
50. Pt – band electrode. Constant Height Imaging
50Sample supplied by Milena Koudelka-Hep, Institute of Microtechnology, Neuchatel, CH
51. Etching of Semiconductors - GaAs
51D. Mandler, A. J. Bard J. Electrochem. Soc. 137 (1990), 2468 High Resolution Etching of
Semiconductors by the Feedback Mode of the Scanning Electrochemical Microscope
52. Deposition of Polypyrrol on Au
52C. Kranz, M. Ludwig, H.E. Gaub, W. Schuhmann Adv. Mater. 7 (1995), 38 Lateral Deposition
of Polypyrrole Lines by Means of the Scanning Electrochemical Microscope
53.
Tip crash and surface tiltwithout height control
with height control
d
53
54. Optical shearforce mode
54M. Ludwig, C. Kranz, W. Schuhmann, H. Gaub Rev. Sci. Instr. 66 (1995), 2857 Topography feedback mechanism for the scanning electrochemical microscope based on hydrodynamic forces
between tip and sample
55. Scanning Electrochemical Microscopy – High-Resolution Shearforce Positioning
Lock-In55
Poti
PC
x,y,z
nano
cube
56.
Scanning Electrochemical Microscopy –High-Resolution Shearforce Positioning
constant-height mode
constant-distance mode
current
current
5 mM [Ru(NH3)6]3+, 25 µm Pt-electrode
topography
56
57.
Constant-Distance Mode SECM with sub-µmElectrodes
SECM image
AFM image
shear-force image (topography)
57
shear-force image
B. Ballesteros Katemann, A. Schulte, W. Schuhmann. Electroanalysis 16 (2004) 60-65.
Constant-Distance Mode Scanning Electrochemical Microscopy Part II: High-resolution SECM
imaging employing Pt nanoelectrodes as miniaturised scanning probes.
58. Hyphenated Techniques: AFM - SECM
58C. Kranz, G. Friedbacher, B. Mizaikoff, A. Lugstein, J. Smoliner und E. Bertagnolli, Anal. Chem. 73
(2001) 2491 integrating an ultramicroelectrode in an AFM cantilever: combined technology for
enhanced information