ЭЛЕКТРОХИМИЯ, 2015, том 51, № 1, с. 110-112
ХРОНИКА
6-я КОНФЕРЕНЦИЯ ПО НАНОЭЛЕКТРОХИМИИ "ELECNANO 6" (26-28 МАЯ 2014 г., ПАРИЖ, ФРАНЦИЯ)
DOI: 10.7868/S0424857015010119
Конференции Elecnano проводятся с 2006 г. один раз в два года одним из французских университетов (в этом году университетом им. Д. Дидро в Париже) и Отделением электрохимии Французского Химического Общества. Цель настоящей, 6-й конференции, как ее сформулировали организаторы: "Рассмотреть современное состояние электрохимии на наноуровне с особым вниманием к сканирующей электронной микроскопии, молекулярной и нано-электронике, сенсорам, методам приготовления и измерения характеристик нанотрафаретных и наноструктурированных поверхностей". В конференции участвовали около 190 ученых из 30 стран, было представлено 5 пленарных лекций, 45 устных и около 90 стендовых докладов. Среди участников были Нобелевский лауреат по химии проф. Маркус (из Калифорнийского технологического института, редактор практически всех современных международных многотомных энциклопедических изданий и ряда книг по электрохимии проф. Ален Бард из Университета Техаса. Доложенные работы можно условно отнести к трем направлениям: (1) методы исследования наноструктур, (2) общие вопросы электродной кинетики и (3) приготовление наноструктурирован-ных электродов и материалов.
1. Методы исследования наноструктур. Основные положения этой научной области сформулировал А. Бард (A. Bard, США) в своей пленарной лекции "Электрохимические методы исследования характеристик наночастиц", рассмотрев конкретные случаи металлических (Pt, Au), полупроводниковых (TiO2, SiO2) и "мягких" наночастиц (эмульсии, везикулы, мицеллы). Электрохимические методы имеют ряд преимуществ перед спектроскопическими и оптическими (такими, как просвечивающая электронная микроскопия и рассеяние света). В основе ряда таких методов лежат ультрамикроэлектроды (UME) диаметром ~10 мкм. В эксперименте фиксируются столкновения наночастиц из раствора с ультрамикро-электродом. При этом каталитически активные наночастицы катализируют электрохимические реакции на неактивном ультрамикроэлектроде (например, Pt-наночастицы—выделение Н2 на С-ультрамикроэлектроде, окисление гидразина на Au-ультрамикроэлектроде), что вызывает броски измеряемого тока электрода. Теоретическое рас-
смотрение процесса включает расчет диффузии реагента к наночастице диаметром ~10 нм. Другой вариант эксперимента — измерение бросков потенциала разомкнутой цепи ультрамикроэлек-трода, вызванное его столкновениями с наноча-стицами. В ряде случаев поверхность ультрамик-роэлектрода покрыта изолирующей пленкой, и электрохимическая реакция на нем с участием наночастиц идет с туннелированием электрона сквозь эту пленку. Диэлектрические наночасти-цы, наоборот, блокируют поверхность ультрамик-роэлектрода, снижая измеряемый ток. "Мягкие" наночастицы зачастую содержат электроактивные реагенты. При контакте с ультрамикроэлек-тродом эти реагенты вызывают броски тока.
Как бы в развитие лекции А. Барда прозвучал доклад А. Олейника (А. ОЫшск, Франция) о моделировании везикулярного экзоцитоза на ультра-микроэлектродах. Модель этого природного явления заключается в разрушении клеточной оболочки везикулы при ее столкновении с ультрамикроэлек-тродом, с выбросом в окружающий раствор заключенного в везикуле нейротрансмиттера (допамина или серотонина), который амперометрически фиксируется на ультрамикроэлектроде.
Другой пример реакции, стимулированной столкновением наночастиц с ультрамикроэлек-тродом, рассмотрел М. Алпухе-Авилес (М. А1ри-сИе-АуПе8, США). В освещаемой системе Р^сус-пензия ТЮ2 в метаноле наночастицы ТЮ2 играют роль фотокатализатора: ударяясь об электрод, они катализируют фотоокисление метанола в точке контакта, которое проявляется в появлении "ступеньки" измеряемого фототока.
Много докладов было посвящено использованию сканирующего электрохимического микроскопа (8БСМ), действующего по аналогии со сканирующим туннельным микроскопом: электропроводящий зонд сканирует поверхность раздела электрод/электролит на небольшом расстоянии от нее, с тем отличием от СТМ, что здесь измеряется не туннельный, а фарадеевский ток. Строго говоря, этот метод не относится к электрохимии наносистем, так как рельеф поверхности определяется на микроуровне. Тем не менее, он оказался весьма результативным при изучении электродных поверхностей. Так, Г. Виттсток 'ШИзШск,
6-я КОНФЕРЕНЦИЯ ПО НАНОЭЛЕКТРОХИМИИ "ELECNANO 6
111
Германия) исследовал образование, разрушение и залечивание межфазной пленки твердого электролита (SEI) на графитовом композитном электроде литий-ионного аккумулятора, а П. Грос (P. Gros, Франция) — модифицирование стекло-углеродного электрода функциональными группами трифенилбензолдиазония и поли(3,4-диок-ситиофена) (PEDOT) с целью создания электрода для анализа аскорбиновой и мочевой кислот в процессах с участием антиоксидантов.
В. Вивье (V. Vivier, Франция) проанализировал переходные токи между микрозондом и электродом при генерировании электроактивного реагента на зонде и его детектировании на электроде (аналогично тому, как это происходит в системе макроэлектродов диск—кольцо). Этим путем было исследовано растворение железа с образованием промежуточного продукта Fe(I).
Интересное развитие метода SECM представил А. Леш (A. Lesch, Швейцария). Недостатком этого метода можно считать малую скорость сканирования исследуемой поверхности (~25 мкм/с), так что исследование больших (макро-) площадей занимает недопустимо большое время. Было предложено заменить единичный микрозонд "щеткой", состоящей из многих зондов и "прочесывающей" целую полосу на поверхности электрода. Такой подход особенно удобен для сильно искривленных поверхностей. В развитие этой работы А. Бондаренко (A. Bondarenko, Швейцария) использовала гибкие микрозонды из полимерных волокон, которые не повреждают объект исследования (например, самоорганизующиеся монослои, бактерии E. coli, клетки меланомы на твердых поверхностях). Еще один вариант метода SECM предложил А. Уэйн (A.J. Wain, Великобритания). Наряду с твердым микрозондом типа кан-тилевера с электронной проводимостью (Pt-конус с SiO2/Si3N4-изолирующим покрытием на боковой поверхности), обычно применяемым в методе атомно-силовой микроскопии (AFM), он использовал капиллярный зонд, заполненный раствором электролита. Здесь существенную роль играет ионная проводимость в капилляре. При этом в работе Бондаренко была использована сканирующая электрохимическая импедансомет-рия для анализа локальных свойств металлических поверхностей, в частности, для определения наличия слабых мест на поверхности, где возможны коррозионные поражения, а Уэйн для аналогичных целей применил совмещенный метод электрохимической сканирующей микроскопии и атомной силовой микроскопии. Это позволило установить корреляцию электрохимического поведения электрода со структурой и морфологией его поверхности.
В ряде докладов были рассмотрены оптические и спектроскопические методы исследования
наночастиц. А. Мингуцци (A. Minguzzi, Италия) разработал метод вольтамперометрии при поглощении рентгеновского излучения с фиксированной энергией. Метод заключается в измерении коэффициента поглощения этого излучения в зависимости от потенциала электрода. Энергия рентгеновских лучей подбирается так, чтобы глубина их поглощения захватывала лишь тонкую внешнюю область электрода, поэтому метод позволяет судить об изменениях, происходящих с веществом на и вблизи поверхности твердого тела. В данной работе этот метод использован для исследования образования пленок галогени-дов серебра на поверхности Ag-наночастиц в растворах Cl-, Br-, I- и органических галоидных соединений.
В докладе А. Патель (A. Patel, Франция) метод SD-голографии в комбинации с электрохимической активацией был использован для мониторинга растворения индивидуальных наночастиц AgCl.
2. Общие вопросы электродной кинетики. Ряд докладов был посвящен закономерностям электрохимической кинетики, зачастую выходящим за рамки собственно наноэлектрохимии. Р. Маркус (R.A. Marcus, США) в пленарной лекции, исходя из представлений теории переноса заряда, рассмотрел флуоресцентные свойства отдельной молекулы в связи с электрохимическим поведением квантовых точек. Обсуждались также начальные стадии фотоэлектрохимического процесса в элементе с фотоанодом из наноструктури-рованного полупроводника для преобразования энергии света в электрическую энергию (так называемая ячейка Гретцеля).
Из частных результатов отметим работу К. Леф-тера (C. Leiter, Франция-Румыния) по изменению спинового состояния в микрочастицах Fe(1H-1,2,4-триазол)2BF4 под действием импульсного изменения электрического поля; соответственно, и проводимость частиц изменяется на три порядка величины. Близкий подход использовал Ф. Ла-фоле (F. Lafolet, Франция), синтезировавший систему на основе бис-терпиридиновых комплексов металлов с электрохимическим переключением их физико-химического состояния.
Б. Жуссельм (B. Jusselme, Франция) описал так называемый наномемристор - электрохимический аналог резистивных элементов памяти - на основе сверхтонкой (<10 нм) пленки редокс-полимеров (трис-бириридиновых комплексов металлов), с временем переключения <100 нс.
3. Приготовление наноструктурированнъх электродов и материалов. Среди результатов многочисленных работ по созданию наносистем с заданными свойствами отметим контролируемые монослои на углеродной подложке, полученные электрохимической "прививкой" арилдиазониевых солей (Я. Леру,
ЭЛЕКТРОХИМИЯ том 51 № 1 2015
112
ПЛЕСКОВ и др.
YR. Leroux, Франция); карбоксилированный гра-фен в качестве подложки для биологически-активных молекул (К. Дасбьерг, K. Daasbjerg, Дания); порфирин Со в виде "обертки" боковой поверхности многостенных углеродных нанотрубок, как катализатор четырехэлектронной реакции восстановления кислорода (Б. Тифен, B. Tiphaine, Франция); нанокристаллический алмазный электрод (Ю.В. Плесков, Россия). В докладе Куров-ской (E. Kurowska, Польша) пористые слои металла были получены избирательным вытравливанием одного компонента из двухк
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.