Verfolgung der Elektrochemie an einzelnen Nanopartikeln mit oberflächenverstärkter Raman-Streuspektroskopie und -Mikroskopie

Ein gemeinsames Thema in unserer Forschung ist die Nutzung von Licht-Materie-Wechselwirkungen und elektrischer Energie, um chemische Grenzflächenumwandlungen auf der Nanoskala zu messen, anzutreiben und zu kontrollieren. Insbesondere versuchen wir zu verstehen, wie lokale Umgebungen und Reaktionszwischenprodukte die Selektivität in der elektrischen Katalyse beeinflussen. Katalytische Umwandlungen werden traditionell mit Ensemble-Mittelwertmessungen der Produkte und der Katalysatoreigenschaften bewertet.

Zu den größten Herausforderungen bei der selektiven Herstellung chemischer Produkte gehört die Reduzierung dieser Messmittelung bei gleichzeitiger Beibehaltung der Messempfindlichkeit, damit wir die Aktionen einzelner Moleküle in den reaktiven Zentren des Katalysators besser verstehen können. Elektrochemische Techniken allein liefern keine chemischen Informationen über Spezies, die sich an der Elektrodenoberfläche bilden und umwandeln. Unser Protokoll ermöglicht elektrochemische Messungen an einem einzelnen Nanopartikel mittels Schwingungsspektroskopie als Auslese und ermöglicht so Korrelationen zwischen elektrochemischen Prozessen und molekularen Veränderungen.

Auch in Zukunft wird unser Labor die Grenzen der Messauflösung sowie des Raums und der Zeit erweitern, um chemische und materielle Prozesse auf Einzelmolekülebene und auf der Zeitskala chemischer Reaktionen zu verstehen.