Dimensionamiento electroquímico preciso de partículas electroinactivas individuales

Nuestro protocolo aumenta la precisión de medición asociada con el dimensionamiento de partículas utilizando técnicas comunes de química analítica. Esto proporciona una mejor caracterización de los nanomateriales uno a la vez in situ mediante electroquímica. La principal ventaja de esta técnica es que utiliza reactivos de laboratorio comunes para abordar el fenómeno del efecto borde, que es un problema de larga data en el campo de la nanoelectroquímica.

Debido a la naturaleza modular de la interrupción electrocatalítica, el electrodo, la sonda redox y el sustrato se pueden intercambiar para satisfacer mejor las necesidades de detección. Después de preparar las soluciones y los electrodos necesarios, seleccione el macroelectrodo como electrodo de trabajo. Para preparar la célula de control, prepare cinco mililitros de una solución que contenga un milimolar de TEMPO y cinco milimolares de perclorato de sodio en tampón de carbonato a pH 12.

Para preparar una celda de prueba, prepare cinco mililitros de una solución que contenga un milimolar de TEMPO, cinco milimolares de perclorato de sodio y 120 milimolares de maltosa en tampón de carbonato. Antes de una ejecución experimental, use una almohadilla de pulido con lechada de aluminio para pulir el electrodo y mueva el electrodo en un patrón en forma de ocho para garantizar un pulido uniforme. Enjuáguelo generosamente con agua desionizada.

A continuación, seque el electrodo con una toallita de laboratorio sin tocar la punta. Para las mediciones electroquímicas, utilice una configuración de tres electrodos empleando un macroelectrodo para voltamperogramas cíclicos o un ultraelectrodo de 11 micras para cronoamperogramas, un contraelectrodo de alambre de platino y un electrodo de referencia de calomel saturado o SCE. Coloque la celda de control en la jaula de Faraday y conecte los electrodos a los cables apropiados.

Recopile los datos de voltamperometría cíclica utilizando una ventana de potencial de 0,2 a 0,8 voltios a una velocidad de escaneo de 10, seguida de 20, 30, 40 y 50 milivoltios por segundo. Para recopilar datos de cronoamperomeristería, seleccione un ultra microelectrodo. Con la celda de control en el potenciostato, aplique 0.8 voltios en comparación con SCE durante 10 minutos y comience a grabar a una frecuencia de muestreo de 10 hercios.

Con los mismos parámetros, obtenga datos para la celda de prueba. A continuación, agregue la solución con perlas de poliestireno a una concentración final de 0,66 picomolar en cada celda electroquímica y recopile los datos de cronoamperometría de cada celda como se demostró anteriormente. Seleccione el tamaño de la muestra de aproximadamente 200 eventos de impacto individuales para detectar diferencias entre los múltiples métodos de dimensionamiento.

La adición de perlas de poliestireno mostró cambios graduales en la corriente del cronoamperograma de las celdas electroquímicas a medida que las partículas individuales impactaban y absorbían. El histograma demostró la distribución de tamaños determinada por microscopía electrónica de barrido, interrupción electrocatalítica y electroquímica convencional de nanoimpacto. El software de ajuste de voltagrama cíclico demostró el ajuste del modelo de los parámetros obtenidos a partir de las reacciones químicas del electrodo y de la fase de solución.

El aumento de la concentración de maltosa comprimió la capa de difusión y deprimió el flujo heterogéneo en los bordes de los electrodos. Es fundamental tener controles bien establecidos. Al recopilar datos a micro o nanoescala, debe asegurarse de que las observaciones sean reales y no el resultado de ruido o contaminantes.

Esta técnica no es destructiva para la muestra y puede ser seguida por otros métodos de caracterización, como la dispersión dinámica de la luz. Además, esta técnica es susceptible de ser utilizada para el modelado computacional y las simulaciones.