新型高分辨掃描電化學顯微鏡的研製

《新型高分辨掃描電化學顯微鏡的研製》是依託北京科技大學，由張學記擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：新型高分辨掃描電化學顯微鏡的研製
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：張學記
• 項目類別：專項基金項目

項目摘要

針對界面及材料電化學研究中存在的技術問題，結合目前國際上掃描電化學顯微鏡（SECM）的技術特點，研製新型的高分辨SECM儀器。擬研製的儀器系統具有可自動切換的步進電機與壓電晶體互換的位置控制模式，既可適用於大空間範圍的快速電化學成像，又可滿足高空間精度的成像；同時採用雙向漸進模式，增加壓電反饋組件，可以使該儀器系統適用於更廣泛的研究體系；引入多通道獨立的恆電位工作系統來取代傳統的雙恆電位系統，可以從基底及探針表面得到更豐富的化學或生物活性信息；將跳躍成像模式套用到SECM儀器系統中，使成像的解析度得到很大的提高；利用改進的液-液或液-固界面SECM檢測池，採用可移動光窗系統，既可方便集成顯微視頻系統來監控探針在界面的狀態，又使界面薄層光譜電化學方法的集成聯用成為可能。

結題摘要

隨著科學技術的飛速發展，科學研究進入了微米、納米尺度的領域，先進的顯微成像儀器發展為獲取微納米精度信息的重要工具。作為現代儀器分析手段的重要分支之一，電分析化學技術具有靈敏度高、選擇性好、回響時間短和方法簡單等優點。掃描電化學顯微鏡(Scanning Electrochemical Microscope, SECM)技術可以同時提供物體的形貌和電化學活性信息的不足，正被廣泛套用於材料、界面和生物電化學等多個領域中。但由於該儀器涉及多方面先進技術的複雜協同，目前國際上有關SECM相關儀器產品仍然比較少，針對一些特殊功能使用的實驗方法也不齊全，國際上主要研究小組目前還依賴於一些自行搭建的儀器系統來開展相關研究工作，目前國內也沒有任何SECM相關儀器產品生產。本項目在國內首次全面設計SECM設備，建立在微尺度三維空間內控制獲取電化學相關信息的技術平台，研製了結合大尺度空間範圍、高空間分辨定位、電化學控測和信息獲取、靈巧視頻輔助定位、光譜聯用的電化學掃描顯微鏡系統，可用於固/液、液/液界面區域的電化學相關研究，為進一步發展本領域的尖端科研設備奠定基礎。我們圍繞項目的研究目標開展了7個方面的工作： （1）研製了具有可自動切換的步進電機與壓電晶體互換的位置控制模式，既滿足了大空間範圍（50 mm×50 mm）的快速電化學成像，又滿足高空間解析度（低至1.9 nm）的成像； （2）採用雙向漸進模式，可以交換工作電極測量，增加壓電反饋組件，使該儀器系統適用於更廣泛的研究體系。 （3）探針漸近、表面成像、第二工作電極開路電位等多種工作模式和內置多種電化學測量方法； （4）皮安級微電流檢測； （5）帶有USB接口的光學視頻動態監測，有效避免探針和樣品的損壞； （6）設計耦合光學系統的液-液或液-固界面SECM檢測池，使界面薄層光譜電化學方法的集成聯用成為可能。 （7）界面電化學和成像分析套用。