Name: Elektrochemiczne chropowatość makro i mikroelektrod cienkowarstwowych platynowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-30T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 32 s
Description: Poznaj metodę elektrochemicznego chropowacenia cienkowarstwowych elektrod platynowych, która zwiększa ich powierzchnię i trwałość w stymulacji elektrycznej. Protokół umożliwia miniaturyzację urządzeń biomedycznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy chcieliby podziękować Centrum Bioinżynierii Lawrence Livermore National Laboratory za wsparcie podczas przygotowywania tego manuskryptu. Profesor Loren Frank jest uprzejmie wyróżniony za współpracę z grupą, która umożliwiła wytworzenie i zaprojektowanie cienkowarstwowych mikromacierzy Pt omówionych w powyższej pracy. Prace te zostały wykonane pod auspicjami Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych przez Lawrence Livermore National Laboratory w ramach umowy DE-AC52-07NA27344 i sfinansowane przez Lab Directed Research and Development Award 16-ERD-035. Wydanie LLNL IM LLNL-JRNL-762701.

<ol><li>Fleischmann, M., Hendra, P. J., McQuillan, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Raman+spectra+of+pyridine+adsorbed+at+a+silver+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Raman spectra of pyridine adsorbed at a silver electrode.</a> Chemical Physics Letters. 26 (2), 163-166 (1974).</li>
<li>Chung, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode+modifications+to+lower+electrode+impedance+and+improve+neural+signal+recording+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Electrode modifications to lower electrode impedance and improve neural signal recording sensitivity.</a> Journal of Neural Engineering. 12 (5), 056018(2015).</li>
<li>Green, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+patterning+of+platinum+electrodes+for+safe+neurostimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Laser patterning of platinum electrodes for safe neurostimulation.</a> Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056017(2014).</li>
<li>Arroyo-Currás, N., Scida, K., Ploense, K. L., Kippin, T. E., Plaxco, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Surface+Area+Electrodes+Generated+via+Electrochemical+Roughening+Improve+the+Signaling+of+Electrochemical+Aptamer-Based+Biosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">High Surface Area Electrodes Generated via Electrochemical Roughening Improve the Signaling of Electrochemical Aptamer-Based Biosensors.</a> Analytical Chemistry. 89 (22), 12185-12191 (2017).</li>
<li>Weremfo, A., Carter, P., Hibbert, D. B., Zhao, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigating+the+interfacial+properties+of+electrochemically+roughened+platinum+electrodes+for+neural+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Investigating the interfacial properties of electrochemically roughened platinum electrodes for neural stimulation.</a> Langmuir. 31 (8), 2593-2599 (2015).</li>
<li>Ivanovskaya, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+Roughening+of+Thin-Film+Platinum+for+Neural+Probe+Arrays+and+Biosensing+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+The+Electrochemical+Society%22%5BJournal%5D)">Electrochemical Roughening of Thin-Film Platinum for Neural Probe Arrays and Biosensing Applications.</a> Journal of The Electrochemical Society. 165 (12), G3125-G3132 (2018).</li>
<li>Cai, W. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+surface-enhanced+Raman+scattering+from+platinum+electrodes+using+a+confocal+Raman+microscope%3A+dependence+of+surface+roughening+pretreatment%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Investigation of surface-enhanced Raman scattering from platinum electrodes using a confocal Raman microscope: dependence of surface roughening pretreatment.</a> Surface Science. 406 (1), 9-22 (1998).</li>
<li>Tykocinski, M., Duan, Y., Tabor, B., Cowan, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+electrical+stimulation+of+the+auditory+nerve+using+high+surface+area+%28HiQ%29+platinum+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Hearing+Research%22%5BJournal%5D)">Chronic electrical stimulation of the auditory nerve using high surface area (HiQ) platinum electrodes.</a> Hearing Research. 159 (1-2), 53-68 (2001).</li>
<li>Liu, Y. C., Wang, C. C., Tsai, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+electrolytes+used+in+roughening+gold+substrates+by+oxidation-reduction+cycles+on+surface-enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemistry+Communications%22%5BJournal%5D)">Effects of electrolytes used in roughening gold substrates by oxidation-reduction cycles on surface-enhanced Raman scattering.</a> Electrochemistry Communications. 7 (12), 1345-1350 (2005).</li>
<li>Liu, Z., Yang, Z. L., Cui, L., Ren, B., Tian, Z. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemically+Roughened+Palladium+Electrodes+for+Surface-Enhanced+Raman+Spectroscopy%3A+Methodology%2C+Mechanism%2C+and+Application%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Electrochemically Roughened Palladium Electrodes for Surface-Enhanced Raman Spectroscopy: Methodology, Mechanism, and Application.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 111 (4), 1770-1775 (2007).</li>
<li>Rodríguez, J. M. D., Melián, J. A. H., Peña, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+the+Real+Surface+Area+of+Pt+Electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Education%22%5BJournal%5D)">Determination of the Real Surface Area of Pt Electrodes.</a> Journal of Chemical Education. 77 (9), 1195-1197 (2000).</li>
<li>Lvovich, V. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLvovich%2C+VF+%22Impedance+Spectroscopy%3A+Applications+to+Electrochemical+and+Dielectric+Phenomena%22">Impedance Spectroscopy: Applications to Electrochemical and Dielectric Phenomena</a>. , Wiley. (2012).</li>
<li>Tooker, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+a+large-scale+recording+system%3A+demonstration+of+polymer-based+penetrating+array+for+chronic+neural+recording%5BTitle%5D)+AND+%22Conference+proceedings+-+IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society%22%5BJournal%5D)">Towards a large-scale recording system: demonstration of polymer-based penetrating array for chronic neural recording.</a> Conference proceedings - IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2014, 6830-6833 (2014).</li>
<li>Tooker, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfabricated+polymer-based+neural+interface+for+electrical+stimulation%2Frecording%2C+drug+delivery%2C+and+chemical+sensing+development%5BTitle%5D)+AND+%22Conference+proceedings+-+IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society%22%5BJournal%5D)">Microfabricated polymer-based neural interface for electrical stimulation/recording, drug delivery, and chemical sensing development.</a> Conference proceedings - IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2013, 5159-5162 (2013).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów finansowych.

Elektrochemiczne chropowatość makroelektrod i mikroelektrod cienkowarstwowych jest możliwa dzięki pulsowaniu oksydacyjno-redukcyjnemu. To proste podejście wymaga kilku kluczowych elementów do nieniszczącego szorstkowania elektrod cienkowarstwowych. W przeciwieństwie do folii, szorstkość cienkich warstw metalu może prowadzić do zniszczenia próbki, jeśli parametry nie zostaną odpowiednio dobrane. Krytycznymi parametrami procedury szorstkowania są amplituda impulsu, czas trwania i częstotliwość. Ponadto zapewnienie czystośc...

Prawie pięć dekad temu, pierwsza obserwacja powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii Ramana (SERS) miała miejsce na elektrochemicznie chropowatym srebrze1. Elektrochemiczne chropowatość folii metalowych jest nadal atrakcyjna ze względu na swoją prostotę w porównaniu z innymi metodami chropowatości2,3 i jego przydatność w wielu zastosowaniach, takich jak ulepszanie czujników aptamerowych4, ulepszanie sond neuronowych5, oraz poprawa przyczepności do podłoży metalowych6. Metody chropowatości elektrochemicznej istnieją dla wielu metali masowych1,5,7,8,9,10. Do niedawna nie było jednak doniesień na temat zastosowania elektrochemicznego chropowatości do cienkich (o grubości setek nanometrów) warstw metalowych6, pomimo rozpowszechnienia mikrofabrykowanych cienkowarstwowych elektrod metalowych w wielu dziedzinach.
Sprawdzone metody szorstkowania grubych elektrod platynowych (Pt)5,8 cienkich elektrod Pt do delaminatacji6. Modulując częstotliwość procedury szorstkowania i elektrolitu używanego do szorstkowania, Ivanovskaya i in. wykazali szorstkowanie cienkowarstwowe Pt bez rozwarstwiania. Publikacja ta koncentrowała się na wykorzystaniu tego nowego podejścia do zwiększenia powierzchni platynowych elektrod rejestrujących i stymulujących w mikrofabrykowanych sondach neuronowych. Wykazano, że chropowate elektrody poprawiają wydajność rejestracji i stymulacji oraz poprawiają przyczepność elektrochemicznie osadzonych folii i poprawiają czułość biosensora6. Jednak takie podejście prawdopodobnie usprawnia również czyszczenie powierzchni mikrofabrykowanych matryc elektrod i zwiększa możliwości elektrod cienkowarstwowych również w innych zastosowaniach czujników (np. aptasensors).
Podejście do szorstkowania makroelektrod cienkowarstwowych (średnica 1,2 mm) i mikroelektrod (średnica 20 μm) jest opisane w następującym protokole. Obejmuje to przygotowanie powierzchni elektrody do chropowatości oraz sposób scharakteryzowania chropowatości elektrody. Kroki te przedstawiono wraz ze wskazówkami, jak zoptymalizować procedurę chropowatości dla innych geometrii elektrod oraz najważniejszymi czynnikami zapewniającymi nieniszczące chropowatość elektrody.

<table><tbody><tr><td>Aceton</td><td>Fisher Scientific, Sigma Aldrich lub podobny</td><td>nie dotyczy</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie EC-Lab</td> klasy laboratoryjnej <td>Bio-Logic Science Instruments</td><td>n/a</td><td>Do kontroli urządzeń i analizy danych</td></tr><tr><td>Nieszczelne srebro/chlorek srebra Odniesienie</td><td>eDAQ Company, Australia</td><td>ET069-1</td><td>Wolne od zanieczyszczenia anionami chlorkowymi (lub innego rodzaju elektrody bezchlorkowej, np. siarczanu rtęci elektroda)</td></tr> <tr><td>Siarczan rtęci i Zestaw elektrod kwasowych&nbsp;</td><td>Koslow, Scientific Testing Instruments</td><td>5100A</td><td>szkło, wersja 9mm</td></tr><tr><td>Milipore DI water</td><td>MilliporeSigma</td><td>n/a</td><td>Certyfikowana rezystywność 18,2 M&Omega;. cm (przy 25& C)&nbsp;</td></tr><tr><td>Kwas nadchlorowy, 99,9985%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>311421</td><td></td></tr><tr><td>Sól fizjologiczna buforowana fosforanami</td> o wysokiej czystości <td>Teknova</td><td>P4007</td><td>10mM PBS z 100mM NaCl, pH 7 lub podobny produkt z innego miejsca</td></tr><tr><td>Elektroda pomocnicza z drutu platynowego (7,5 cm)</td><td>BASi</td><td>MW-1032</td><td>Elektroda</td></tr><tr><td>przeciwelektroniczna Pt Makroelektrody</td><td>Lawrence Livermore National Laboratory</td><td>n/a</td><td>Elektrody tarczowe Pt o średnicy 1,2 mm i grubości 250 nm izolowane poliimidem. Więcej informacji w Odnośniku 9.</td></tr><tr><td>Matryce mikroelektrod Pt</td> Lawrence <td>Livermore National Laboratory</td><td>n/a</td><td>20 &micro; Elektrody dyskowe Pt o średnicy 250 nM izolowane poliimidem. Więcej informacji w Odnośniku 9.</td></tr><tr><td>Kwas siarkowy, 99,999%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>339741</td><td>wysoka czystość</td></tr><tr><td>UV i Suchy środek do usuwania ozonu</td><td>Samco</td><td>UV-1</td><td>do czyszczenia elektrod</td></tr><tr><td>VersaSTAT 4 Potencjostat</td><td>AMETEK, Inc.</td><td>n/a</td><td>Dobra rozdzielczość czasowa do testów pulsacyjnych</td></tr><tr><td>VersaStudio Software</td><td>AMETEK, Inc.</td><td>n/a</td><td>Do sterowania przyrządem</td></tr><tr><td>VMP-200 Potencjostat&nbsp;</td><td>Instrumenty biologiczne</td><td>n/d</td><td>Niska rozdzielczość prądu&nbsp; opcja jest preferowana w przypadku pomiarów za pomocą mikroelektrod</td></tr></tbody></table>

elektrochemiczne chropowatość makro i mikroelektrod cienkowarstwowych platynowych

Electrochemical Roughening of Thin-Film Platinum Macro and Microelectrodes

Ten protokół demonstruje metodę elektrochemicznego chropowatości cienkowarstwowych elektrod platynowych bez preferencyjnego rozpuszczania na granicy ziaren metalu. Za pomocą tej metody uzyskano pozbawioną pęknięć, cienkowarstwową powierzchnię makroelektrody o nawet 40-krotnym wzroście powierzchni czynnej. Chropowatość jest łatwa do wykonania w standardowym laboratorium charakterystyki elektrochemicznej i obejmuje zastosowanie impulsów napięciowych, a następnie rozszerzone zastosowanie napięcia redukcyjnego w roztworze kwasu nadchlorowego. Protokół obejmuje chemiczne i elektrochemiczne przygotowanie zarówno w skali makro (średnica 1,2 mm), jak i w mikroskali (średnica 20 μm) powierzchni platynowej elektrody krążkowej, chropowatość powierzchni elektrody i scharakteryzowanie wpływu chropowatości powierzchni na powierzchnię czynną elektrody. Ta charakterystyka elektrochemiczna obejmuje woltamperometrię cykliczną i spektroskopię impedancji i jest demonstrowana zarówno dla makroelektrod, jak i mikroelektrod. Chropowatość zwiększa powierzchnię czynną elektrody, zmniejsza impedancję elektrody, zwiększa limity wtrysku ładunku platyny do wartości elektrod z azotku tytanu o tej samej geometrii i poprawia podłoża do przyczepności elektrochemicznie osadzonych folii.

Schemat przedstawiający przyłożenie napięcia w celu chropowacenia zarówno makroelektrod, jak i mikroelektrod, znajduje się na Rysunku 2. Do wizualizacji różnic w wyglądzie schropowaconej makroelektrody (Rysunek 3) lub mikroelektrody (Rysunek 4) można wykorzystać mikroskopię optyczną. Ponadto elektrochemiczna charakterystyka powierzchni Pt za pomocą spektroskopii impedancyjnej i woltamperometrii cykli...

Ten protokół demonstruje metodę elektrochemicznego chropowatości cienkowarstwowych elektrod platynowych bez preferencyjnego rozpuszczania na granicy ziaren. Zademonstrowano techniki elektrochemiczne woltamperometrii cyklicznej i spektroskopii impedancyjnej w celu scharakteryzowania tych powierzchni elektrod.

Elektrochemiczne chropowatość makro i mikroelektrod cienkowarstwowych platynowych

This protocol demonstrates a method for electrochemical roughening of thin-film platinum electrodes without preferential dissolution at grain boundaries ...

Nasz protokół dalej rozwija istniejące podejście stosowane w ciągu ostatnich czterech dekad, rozszerza zastosowanie elektrochemicznego chropowatości na cienkie warstwy i otwiera drzwi do miniaturyzacji. Dzięki zwiększeniu powierzchni elektrod platynowych bez dodatkowej powłoki, urządzenia są bardziej wytrzymałe i mogą działać dłużej niż platerowane urządzenia do stymulacji elektrycznej. Pracowaliśmy z wieloma różnymi geometriami elektrod i odkryliśmy, że parametry takie jak rozmiar, kształt i układ elektrody wpływają na szorstkość.Zachęcamy badaczy do różnicowania parametrów pulsacji dla konkretnych elektrod. Najpierw zanurz końcówkę elektrody urządzenia w 500-milimolowym roztworze kwasu nadchlorowego, który zawiera również przeciwelektrodę z drutu platynowego i elektrodę odniesienia z siarczanu rtęci. Połącz ze sobą kilka krótkich elektrod urządzenia wieloelektrodowego jako elektrodę roboczą.Następnie podłącz elektrody roboczą, licznikową i referencyjną do potencjostatu. Aby elektrochemicznie oczyścić powierzchnię elektrod poprzez powtarzające się cykle potencjału, najpierw otwórz oprogramowanie EC Lab potencjostatu. Aby zastosować cykliczne woltamnogami lub CV do elektrod, naciśnij znak plus, aby dodać technikę elektrochemiczną pod zakładką Eksperyment.W wyskakującym okienku pojawi się Techniki wstawiania. Kliknij Techniki elektrochemiczne. Kiedy to się rozwinie, kliknij Techniki woltometryczne.Kiedy to się rozwinie, kliknij Woltametria cykliczna. W oknie eksperymentu wypełnij odpowiednie parametry. W obszarze Zaawansowane ustawienia bezpieczeństwa wybierz połączenia elektrod jako CE do uziemienia.Naciśnij przycisk Uruchom i wybierz nazwę pliku, aby rozpocząć eksperyment. Wykonuj powtarzalne cykle potencjału, aż woltamogramy będą wizualnie nakładać się z jednego cyklu na drugi, co zwykle ma miejsce po 50 do 200 CV. Aby wykonać charakterystykę elektrochemiczną, zanurz końcówkę elektrody urządzenia w zlewce z odtlenionym 500-milimolowym kwasem nadchlorowym, który zawiera również przeciwelektrodę z drutu platynowego i elektrodę odniesienia z siarczanu rtęci.Na karcie Eksperyment w oprogramowaniu EC Lab naciśnij znak plus, aby dodać technikę elektrochemiczną. W wyskakującym okienku pojawi się Techniki wstawiania. Kliknij Techniki elektrochemiczne.Kiedy to się rozwinie, kliknij Techniki woltometryczne. Kiedy to się rozwinie, kliknij Woltametria cykliczna. W oknie eksperymentu wypełnij odpowiednie parametry.W obszarze Zaawansowane ustawienia bezpieczeństwa wybierz połączenia elektrod jako CE do ziemi. Podłącz elektrody roboczą, licznikową i odniesienia do przewodów przyrządu, jak pokazano na schemacie połączeń elektrod. Naciśnij przycisk Uruchom i wybierz nazwę pliku, aby rozpocząć eksperyment.Wykonuj powtarzające się cykle potencjału, aż woltamogramy będą wizualnie nakładać się z jednego cyklu na drugi. Jeśli dwa piki katodowe platynowego CV są słabo rozdzielone, oszacuj pole powierzchni elektrody na podstawie kondensatorów dwuwarstwowych na granicy faz roztworu elektrody. Aby zmierzyć widma impedancji pojedynczej elektrody w warunkach obwodu otwartego, najpierw zanurz końcówkę elektrody urządzenia w PBS, który zawiera również przeciwelektrodę z drutu platynowego i elektrodę odniesienia z siarczanu rtęci.Podłącz jedną elektrodę na raz jako elektrodę roboczą. Na karcie Eksperyment w oprogramowaniu EC Lab naciśnij znak plus, aby dodać technikę elektrochemiczną. W wyskakującym okienku pojawi się Techniki wstawiania.Kliknij Techniki elektrochemiczne. Kiedy to się rozwinie, kliknij Spektroskopia impedancyjna. Kiedy to się rozwinie, kliknij Potencjoelektrochemiczna spektroskopia impedancyjna.W oknie eksperymentu wypełnij odpowiednie parametry. W obszarze Advanced Safety Settings (Zaawansowane ustawienia bezpieczeństwa) wybierz połączenia elektrod jako CE względem masy. Podłącz elektrody roboczą, licznikową i odniesienia do przewodów przyrządu, jak pokazano na schemacie połączeń elektrod.Naciśnij przycisk Uruchom i wybierz nazwę pliku, aby rozpocząć eksperyment. Zanurz końcówkę elektrody urządzenia w zlewce z 500-milimolowym kwasem nadchlorowym, która zawiera również przeciwelektrodę z drutu platynowego i elektrodę odniesienia z siarczanu rtęci. Następnie podłącz pojedynczą elektrodę jako elektrodę roboczą i zastosuj paradygmat pulsacji, aby zszorstkować elektrodę.Rozpocznij protokół szorstkowania od serii impulsów redukcji utleniania o napięciu od minus 0,15 V do 1,9 do 2,1 V przy 250 Hz z cyklem pracy jeden do jednego przez 10 do 300 sekund. Otwórz program Versa Studio dla potencjostatu Par. Rozwiń menu Eksperyment i wybierz pozycję Nowy.W wyskakującym oknie Wybierz akcję wybierz opcję Szybkie impulsy potencjału i wprowadź żądaną nazwę pliku po wyświetleniu monitu. Linia szybkich impulsów potencjału pojawi się następnie w zakładce Czynności do wykonania. W obszarze Właściwości szybkich impulsów potencjału wprowadź liczbę impulsów jako 2, potencjał pierwszy jako minus 0,59 V w stosunku do odniesienia przez 0,002 sekundy, a potencjał drugi jako 1,56 V w porównaniu z odniesieniem dla 0,002 sekundy.W obszarze Właściwości skanowania wprowadź czas na punkt jako jedną sekundę, liczbę cykli jako 50 000 dla czasu trwania 200 sekund. W obszarze Właściwości przyrządu wprowadź bieżący zakres jako Auto. Zaprogramuj potencjostat z przedłużonym zastosowaniem stałego potencjału redukcyjnego, najpierw naciskając przycisk plus, aby wstawić nowy krok.Kliknij Chronoamperometria. Wprowadź potencjał jako minus 0,59 wolta, czas na punkt jako jedną sekundę, a czas trwania jako 180 sekund. Naciśnij przycisk Uruchom, aby rozpocząć szorstkość.Program zatrzyma się automatycznie po zakończeniu procedury szorstkowania. Po zakończeniu chropowatości należy określić wzrost efektywnej powierzchni makroelektrod, jak opisano wcześniej. Schemat przedstawiający zastosowanie napięcia do szorstkowania zarówno makroelektrod, jak i mikroelektrod jest pokazany tutaj.Mikroskopia optyczna może być wykorzystana do wizualizacji różnicy w wyglądzie chropowatej makroelektrody lub mikroelektrody. Ponadto charakterystyka elektrochemiczna powierzchni platyny za pomocą spektroskopii impedancyjnej i cyklicznej woltametrii może wyraźnie wykazać zwiększoną powierzchnię czynną chropowatej makroelektrody i mikroelektrody. Zależność między chropowatością powierzchni a czasem trwania pulsowania zastosowanego do makroelektrod pokazano tutaj: Przykład różnych parametrów chropowatości w celu maksymalnego zwiększenia powierzchni czynnej elektrody dla różnych geometrii elektrod jest pokazany tutaj.Do szorstkowania używaj elektrolitów o wysokiej czystości. Rozcieńczyć kwas nadchlorowy o wysokiej czystości wodą dejonizowaną i używać wyłącznie dedykowanych naczyń szklanych. Procedura ta udoskonali techniki, które czerpią korzyści z dużej powierzchni, takie jak wzmacnianie sygnałów spektroskopii optycznej gatunków pochłanianych powierzchniowo, zwiększanie wydajności reagentów elektrochemicznych oraz poprawa charakterystyki czujników.Takie podejście pozwoli naukowcom na szorstkowanie powierzchni elektrod cienkowarstwowych w wielu różnych zastosowaniach bez uszczerbku dla integralności strukturalnej lub żywotności elektrody. Kwas nadchlorowy jest niebezpieczny. Podczas pracy z tym odczynnikiem należy używać wszystkich odpowiednich środków ochrony osobistej i obchodzić się wyłącznie z wyciągiem.

electrochemical-roughening-thin-film-platinum-macro

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Manipulowanie cieczami i zawieszonymi cząstkami w skali mikro i nano staje się coraz bardziej realne dzięki dalszemu rozwojowi technologii umożliwiających, takich jak elektrokinetyka prądu przemiennego (AC electrokinetics). W niniejszym opracowaniu omawiamy podstawy fizyczne elektrokinetyki AC, sposób wytwarzania tych urządzeń oraz metodę interpretacji obserwacji eksperymentalnych.

Zjawiska elektrokinetyczne AC generowane przez struktury mikroelektrodowe

Przedstawiamy procedurę tworzenia samoorganizującej się monowarstwy z poli(glikolu etylenowego) (PEG-SAM) na podłożu krzemowym z mikroelektrodami złotymi. Warstwa PEG-SAM jest tworzona w jednym kroku i zapobiega biofoulingowi na powierzchniach krzemu oraz złota. Następnie wykorzystuje się elektroforezę do rozmieszczania biomolekuł w skali nanometrycznej.

Antyfouling samoorganizujące się monowarstwy na mikroelektrodach do wzorcowania biomolekuł

Solidna konstrukcja elektrostatycznych siłowników MEMS z obrzeżami pola skutkuje z natury niskimi warunkami tłumienia filmu ściskającego i długimi czasami stabilizacji podczas wykonywania operacji przełączania przy użyciu konwencjonalnego polaryzacji krokowej. Poprawa czasu przełączania w czasie rzeczywistym dzięki przebiegom dynamicznym prądu stałego skraca czas ustalania siłowników MEMS z polem obwódkowym podczas przechodzenia między stanami góra-dół i dół-dół-górę.

Metoda dynamicznego polaryzowania prądu stałego w czasie rzeczywistym w celu poprawy czasu przełączania w mocno niedotłumionych elektrostatycznych siłownikach MEMS z polem obrzeżnym

Przedstawiono łatwą metodę przygotowania elektrod przy użyciu materiału sypkiego Fe4.5Ni4.5S8. Metoda ta stanowi technikę alternatywną dla konwencjonalnego wytwarzania elektrod i opisuje wymagania wstępne dla niekonwencjonalnych materiałów elektrodowych, w tym prostą metodę badań elektrokatalitycznych.

Proste metody przygotowania elektrod masowych z metali nieszlachetnych do zastosowań elektrokatalitycznych

Opisujemy tutaj metodę wytwarzania matryc mikroelektrod Ti3C2 MXene i wykorzystywania ich do rejestracji neuronowej in vivo.

Produkcja matryc mikroelektrod Ti3C2 MXene do rejestracji neuronowej in vivo

Ten artykuł ma na celu przedstawienie metody tworzenia gładkich i dobrze kontrolowanych warstw chlorku srebra (AgCl) z określonym pokryciem na cienkich warstwach srebrnych elektrod.

Wytwarzanie cienkowarstwowych elektrod srebrnych/chlorku srebra z precyzyjnie kontrolowanym jednowarstwowym chlorkiem srebra

Przedstawiono metodę syntezy pozwalającą na otrzymanie porowatych makrorurek i makrowiązek na bazie platyny o przekroju kwadratowym poprzez chemiczną redukcję nierozpuszczalnych matryc solnych.

Metoda syntezy z szablonami soli dla porowatych makrowiązek i makrorurek na bazie platyny

Opisujemy wodne i organiczne systemy rozpuszczalnikowe do elektropolimeryzacji poli(3,4-etylenodioksytiofenu) do tworzenia cienkich warstw na powierzchni złotych mikroelektrod, które są używane do wykrywania analitów o niskiej masie cząsteczkowej.

Elektrochemiczne przygotowanie warstw poli(3,4-etylenodioksytiofenu) na mikroelektrodach złota do zastosowań związanych z wykrywaniem kwasu moczowego

Obecny protokół opisuje narzędzia do obsługi mikroelektrod wewnętrznych z krzemu podczas zabiegów modyfikacji powierzchni poprzez osadzanie gazu i reakcje roztworu wodnego. Szczegółowo wyjaśniono montaż komponentów używanych do obsługi urządzeń podczas całej procedury.

Narzędzia do obróbki powierzchniowej krzemowych płaskich mikroelektrod wewnątrzkorowych

Jako technika analityczna, elektrochemia nanoimpactowa, coraz ważniejsze podejście do liczenia i charakteryzowania elektro-nieaktywnych cząstek w skali nanometrowej, cierpi z powodu niskiej precyzji z powodu niejednorodnych rozkładów prądu, które powstają w wyniku użycia ultramikroelektrod. Przedstawiono tutaj uogólnione podejście, zwane "przerwaniem elektrokatalitycznym", które zwiększa precyzję takich pomiarów.

Precyzyjne wymiarowanie elektrochemiczne poszczególnych cząstek nieaktywnych elektrycznie

Poznaj metodę elektrochemicznego chropowacenia cienkowarstwowych elektrod platynowych, która zwiększa ich powierzchnię i trwałość w stymulacji elektrycznej. Protokół umożliwia miniaturyzację urządzeń biomedycznych.

Elektrochemiczne chropowatość makro i mikroelektrod cienkowarstwowych platynowych

Przeglądaj więcej filmów