Uusi laite mahdollistaa nestefaasidynaamisten prosessien korkearesoluutioisen tarkkailun nanomittakaavassa (videolla)

03. helmikuuta 2023 (Nanowerk-uutiset) In situ Tärkeiden nestefaasin sähkökemiallisten reaktioiden tarkkailu ja tallentaminen energialaitteissa on ratkaisevan tärkeää energiatieteen edistymiselle. Hongkongin kaupungin yliopiston (CityU) tutkijan johtama tutkimusryhmä kehitti äskettäin uuden, pienen laitteen nestemäisten näytteiden säilyttämiseen transmissioelektronimikroskoopilla (TEM) tarkkailua varten. reaaliaikainen korkealla resoluutiolla (Luontoprotokollat, "Nestekennon valmistus sähkökemiallisten prosessien in situ -transmissioelektronimikroskoopiaa varten"). Tutkimusryhmä uskoo, että tämä innovatiivinen menetelmä valaisee strategioita tehokkaan tutkimustyökalun valmistamiseksi sähkökemiallisten prosessien mysteerien paljastamiseksi tulevaisuudessa. Kaaviokuva sähkökemiallisesta nestekennosta. (Kuva: Yang, R. et al.) Perinteisen TEM:n käyttö rajoittuu ohuisiin, stabiileihin ja kiinteisiin näytteisiin tyhjiöympäristön vuoksi (tyhjiöympäristö estää elektroneja absorboitumasta tai poikkeamasta niiden reittejä pitkin ja vaikuttaa havainnointiin) kammio näytteiden säilyttämistä varten. Nestemäiset näytteet eivät ole tyhjiön kanssa yhteensopivia, joten niitä ei voida suoraan tutkia perinteisessä TEM:ssä. Onneksi kehittyneempien ilmaantumisen kanssa on-site "nestesolu TEM" on mahdollista tutkia nestefaasin dynaamisia prosesseja on-site, kuten kiteen ydintymisen ja kasvun tarkkaileminen liuoksessa, sähkökemialliset reaktiot energialaitteissa ja elävien solujen elämäntoiminta. "Nestekenno" on TEM:n ydinkomponentti, joka pitää näytteet elektronisuihkun läpikulkemista varten, mikä mahdollistaa on-site havainto. Mutta korkealaatuisen nestekennon valmistaminen TEM:ää varten on haastavaa, koska siihen kuuluu elektrodien sisällyttäminen ja elektrolyyttien kapselointi pieneen "suljettuun" nestekennoon vuotojen estämiseksi ja sen kytkeminen ulkoiseen virtalähteeseen samanaikaisesti. CityU:n materiaalitieteen ja tekniikan osaston apulaisprofessori Zeng Zhiyuan ja Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) professori Li Jun johtama tutkimusryhmä kehitti menestyksekkäästi tehokkaan ja uudenlaisen menetelmän "suljetun" sähkökemiallisen aineen valmistamiseksi. nestemäiset solut, jotka voivat parantaa huomattavasti TEM:n resoluutiota nestemäisillä näytteillä. ”Äskettäin kehitetty suljettu nestekenno suorittaa kaksi päätehtävää: 1) sulkee nestenäytteet suljettuun astiaan ja erottaa ne siten mikroskoopin tyhjiöympäristöstä; ja 2) suljetaan nestemäiset näytteet riittävän ohueksi nestekerrokseksi käyttämällä kahta elektronin läpinäkyvää piinitridiä (SiN)x) ikkunat, jotta elektronit voivat kulkea nestekerroksen läpi ja kuvata reaktioita", tohtori Zeng selitti. Tämän protokollan korkean suorituskyvyn, "suljettujen" sähkökemiallisten nestekennojen valmistamiseksi tutkimusryhmä käytti edistyneitä nanovalmistustekniikoita, mukaan lukien fotolitografiaa, valmistaakseen ydinkomponentin. on-site nestemäinen TEM – nestekenno. Fotolitografia on prosessi, jossa ultraviolettivaloa käytetään geometrisen kuvion siirtämiseen optisesta maskista valoherkälle kemikaalille (fotoresistille), joka on päällystetty alustalle. Tiimi valmisti alasirun ja yläsirun erikseen ja kokosi ne sitten yhteen. Kulta- tai titaanielektrodit kerrostettiin pohjasirun päälle metallipinnoitusprosessin aikana. Sitten elektrolyytti ladattiin ja suljettiin nestekennon sisään. Käyttämällä tätä innovatiivista nestekennoa transmissioelektronimikroskoopin kanssa nestemäisen näytteen dynaamiset sähkökemialliset reaktiot elektrodin pinnalla voidaan tallentaa reaaliajassa korkealla resoluutiolla TEM-käyttöjärjestelmän kautta, joka on yhdistetty korkean spatio-temporaalisen resoluution kameraan. "Räätälöidyllä nanovalmistusmenetelmällämme suunnitellussa sähkökemiallisessa nestekennossa on ohuemmat SiNx-kuvausikkunat (35 nm) kuin kaupallisissa (50 nm)", selitti tohtori Zeng. ”Sillä on myös ohuempi nestekerros (150 nm) kuin kaupallisissa (1,000 XNUMX nm). Ohuemmat SiNx-kuvausikkunat ja ohuempi nestekerros varmistavat, että valmistettu nestekennomme voi siepata sähkökemiallisia reaktioita paremmalla TEM-tilaresoluutiolla kuin kaupalliset.

[Upotetun sisällön]

Sähkökemiallisen nestekennon valmistusprosessi. Tiimi uskoo, että paljon mahdollisuuksia ja sovelluksia on-site Sähkökemiallisten reaktioiden TEM-havainnointi tulee esiin pian sähkökemiallisen nestekennon kehittämisen jälkeen, kun valitaan kuviolliset metallielektrodit ja nestekennon kapseloidut nestemäiset elektrolyytit. Tätä äskettäin ehdotettua valmistusprotokollaa voidaan hyödyntää myös muissa on-site tekniikoita TEM:n ulkopuolella. Esimerkiksi asianmukainen säätö tähän protokollaan olisi sopiva sähkökemiallisten nestekennojen valmistukseen on-site Sähkökemiallisten reaktioiden röntgenkuvaukset (röntgenabsorptiospektroskopia, röntgendiffraktio jne.).

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62306.php