CHI900D/920D掃描電化學(xué)顯微鏡發(fā)明于1989年并獲得美國(guó)。CH Instruments與University of Taxes at Austin的化學(xué)系的Allen J. Bard教授合作實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)掃描顯微鏡的儀器商品化,從而使得這一強(qiáng)有力的研究方法走進(jìn)了更多的實(shí)驗(yàn)室。
CHI900D/920D掃描電化學(xué)顯微鏡掃描電化學(xué)顯微鏡與掃描隧道顯微鏡(STM)的工作原理類(lèi)似。但SECM測(cè)量的不是隧道電流,而是由化學(xué)物質(zhì)氧化或還原給出的電化學(xué)電流。盡管SECM的分辨率較STM低,但SECM的樣品可以是導(dǎo)體,絕緣體或半導(dǎo)體,而STM只限于導(dǎo)體表面的測(cè)量。SECM除了能給出樣品表面的地形地貌外,還能提供豐富的化學(xué)信息。其可觀察表面的范圍也大得多。
在SECM的實(shí)驗(yàn)中,探頭先移動(dòng)到非??拷鼧悠繁砻妫缓笤赬-Y的平面上掃描。探頭是雙恒電位儀的*個(gè)工作電極。如果樣品也是導(dǎo)體,則通常作為第二個(gè)工作電極。探頭的電位控制在由傳質(zhì)過(guò)程控制的氧化或還原的電位。而樣品的電位被控制在其逆反應(yīng)的電位。由于探頭很靠近樣品,探頭上的反應(yīng)產(chǎn)物擴(kuò)散到樣品表面又被反應(yīng)成為原始反應(yīng)物并回到探頭表面再作用,從而造成電流的增加。這被稱(chēng)為"正反饋"方式。正反饋的程度取決于探頭和樣品間的距離。如果樣品是絕緣體,當(dāng)探頭靠近樣品時(shí),反應(yīng)物到電極表面的擴(kuò)散流量受到樣品的阻礙而造成電流的減少。這被稱(chēng)為"負(fù)反饋"方式。負(fù)反饋的程度亦取決于探頭和樣品間的距離。探頭電流和探頭與導(dǎo)體或絕緣體樣品間的距離的關(guān)系可通過(guò)現(xiàn)有理論計(jì)算得到。
基于以上特性,SECM已在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了許多應(yīng)用。SECM能被用于觀察樣品表面的化學(xué)或生物活性分布,亞單分子層吸附的均勻性,測(cè)量快速異相電荷傳遞的速度,一級(jí)或二級(jí)隨后反應(yīng)的速度,酶-中間體催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué),膜中離子擴(kuò)散,溶液/膜界面以及液/液界面的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。SECM還被用于單分子的檢測(cè),酶和脫氧核糖核酸的成像,光合作用的研究,腐蝕研究,化學(xué)修飾電極膜厚的測(cè)量,納米級(jí)刻蝕,沉積和加工,等等。SECM的許多應(yīng)用或是其他方法無(wú)法取代的,或是用其他方法很難實(shí)現(xiàn)的。