紫外/可见光谱电化学扫描显微镜的研制及应用

扫描电化学显微镜（SECM）是新型的基于电化学的扫描探针技术，它的出现成为研究界面能量、电子转移的强有力工具。光诱导电子转移（PET）由于在能源、材料以及生物等方面的重要性，成为当今科学研究的前沿领域，其实质为电荷转移过程。由于方法和仪器的限制，目前对这些过程尚未给出完整的机制理论，因此，我们拟研制扫描电化学显微镜与光谱的集成化关键部件，建立全新的方法-紫外/可见光谱电化学扫描显微镜（SECM-UV/Vis）。该仪器将SECM和光谱学高度集成为一体，能完成PET反应中光谱信息和电化学信息的同步、高通量、连续测定。本项目在我们已有的研究基础上，以卟啉等化合物为光电材料进行表面表征、光催化反应、PET机理的研究以及复杂生物体系的成像分析等，探索这些过程的机制，初步建立SECM-UV/Vis的相关理论。

电化学扫描显微镜是目前研究界面电子和物质转移的最佳仪器，我们将电化学扫描显微镜与光谱技术结合，首次提出了紫外/可见光谱电化学扫描显微镜（UV/Vis-SECM），完成了样机的研制，进行了如下研究内容：①研究设计了将两种技术整合为一体的实际执行方案；完成了系统软件的设计与调试，SECM与光源系统一体化操作界面的设计与调试；②进行了仪器关键部件透光电解池、超微电极、光路系统及其它外围设备的设计加工；研究了透光基底和超微电极的修饰及其基于光诱电子转移的UV/Vis-SECM研究；③在该系统的支持下，进行了以卟啉分子为代表的自组装分子膜上光诱电子转移研究，④进行可控卟啉纳米材料的制备及其光电性能的UV/Vis-SECM研究，同时研究了其界面电子转移和光诱电子转移的动力学。研究结果将为光诱导电子转移的动力学研究新方法提供基础，为解决光能转化，生命体中光导电子转移研究中的困难提供基础。