Outline:

1.Spectroscopictechniques (光譜或波譜技術）

2.Nano-electrochemistry (納米電化學）

GeneralBooks:1*A.J.BardandL.R.Faulkner,Electrochemicalmethods,fundamentalsandapplications,Wiley,NewYork,1980(2ndEdition,2001)2*C.M.A.BrettandA.M.O.Brett,Electrochemistry,Principles,Methods,andApplications,Oxford,19933*SouthamptonElectrochemistryGroup,NewInstrumentalMethodsinElectrochemistry,Ellis

Horwood,Chichester,19854光譜電化學方法－理論與應用，謝遠武、董紹俊。吉林科學技術出版社，19935電化學中的光學方法，林仲華，葉思宇，黃明東，沈培康，北京，科學出版社，19906ElectrochemistryofNanomaterials,EditedbyGaryHodes,Wiley-VCH,NewYork,2001PartOne(第一部分)Part1Spectroscopictechniques(光譜或波譜技術）

1.1 Introduction1.2 Definition1.3 Examples1.1 Introduction(導言) 電分析化學在60年代末期基本上停止不前，極譜學的研究已經達到其最高峰。隨著其它分析化學技術的發展，極譜學越來越不重要。光譜電化學及微電極的出現重新使電化學及電分析化學獲得新生！T.Kuwanain1964,M.Fleischmann,A.Bewicketal:1970sto1980s,insitu光譜、波譜電化學M.Fleischmann,M.Wightmanetal:ultramicroelectrodes1970s-1980s1.2 Definition60年代初，美國著名電化學家R.N.Adams教授在指導他的研究生T.Kuwana進行鄰二苯胺衍生物電氧化時，觀察到電極反應伴隨有顏色的變化，他提出了這樣的設想：“能不能設計出一種能看穿的電極，以光譜的方法來識別所形成的有色物質呢？”。這個創新思想終于在1964年由Kuwana實現了。他們第一次使用的光透電極（OTE）是在玻璃板上鍍了一薄層摻雜Sb的SnO2玻璃（Nesa玻璃）。光譜電化學從此得到了迅速發展，已成為電化學的一個重要分支。它是各種波譜技術和電化學方法相結合，在同一個電解池內同時進行測量的方法。其特點是同時具有電化學和波譜學二者的特性，可以在電極反應過程中獲得多種有用的信息，對于研究電極過程機理、電極表面特性，檢測反應中間體、瞬間狀態和產物性質，測定式量電位、電子轉移數，電極反應速率常數和擴散系數等，提供了非常用力的研究手段。1.2 Definition光譜電化學方法可分為非現場型（exsitu）和現場型（insitu）。前者是在電解池之外考察電極的方法，大多數涉及到高真空表面技術如低能電子衍射、Auger能譜、X射線衍射、光電子能譜等，但是這些方法不能滿足電化學機理的研究的需要。只有在電解池中，在電極反應操作的同時對電解池內部，特別是對電極/溶液界面狀態和過程進行觀測的方法稱為現場法，如現場紅外光譜、Raman光譜、熒光光譜、偏振光譜、紫外可見光譜、順磁共振譜、光熱和光聲光譜、園二色光譜等。光譜電化學按光的入射方式可分為投射法、反射法和平行入射法圖1.1各種光譜電化學方法原理圖(a)、(b)透射法，(c)內反射法，(d)外反射法，(e)、(f)平行入射法圖1.2透射光譜電化學實驗裝置圖1.3采用在SnO2OTE電極上產生甲基紫精自由基電量滴定細胞色素c和細胞色素c氧化酶。在每通過5x10-9當量的電量后記錄的每個光譜圖。表1.1各種表面技術基于測量光子、電子或離子輻射樣品后荷電粒子(電子和離子)的表面分析技術已發展成為表征材料和微電子器件的強大工具。下圖顯示了這類技術的基本原理。需要重點考慮的是輻射斑點的大小(它決定該技術的空間分辨率)，靈敏度(檢測量下限)以及取樣區的深度。圖1.4高真空表面技術的基本原理示意圖輻射源檢測器激發束檢測束圖1.5幾種表面技術的測量極限、取樣深度及光斑大小的比較。PartTwo(第二部分)Nano-electrochemistry(納米電化學）

在1－100nm尺寸下的各種研究稱為納米科技，采用電化學方法研究物質在此尺寸下的行為稱為納米電化學納米電化學是目前電化學領域最時髦的研究課題之一它的發展與如下幾個方面有關：（1）1980s開始的電極表面的自組裝(SAMs)（2）1980s超分子概念（Superamolecular）（3）1980s發明的SPM(STM,AFM和SECM等）（4）1980sC60和1990s碳納米管的發現圖2.1TheSEMdiagramsofNano-andMicropipettesMicropipettesNanopipettes我們group可以制備內徑從幾個nm到十幾個m的玻璃納、微米管sizeBiologicalSystemORGANISMTISSUESCELLSAMINOACIDSH2O,CO2

PROTEINSPOLYPEPIDE

MEMBRANEENZYMECellprobeIntroductionofCarbonNanotubeIn1991,S.Iijimadiscoveredcarbonnanotubes(multi-walledcarbonnanotubes

MWNTs).

In1993,single-walledcarbonnanotubes(SWNTs)werefound.M.S.Dresselhausetal.TopicsAppl.Phys.80,391-425(2001)F.Balavoineetal.Angew.Chem.Int.Ed.1999,38,No.13/14,1912-1915CarbonNanotubesasElectrochemicalsensors

M.S.Dresselhausetal.TopicsAppl.Phys.80,391-425(2001)CarbonNanotubesasNanoprobesJ.H.Hafner,C.L.Cheung,A.T.Woolley,C.M.Lieber

ProgressinBiophysics&MolecularBiology2001,77,73-110Ferritin(pI4.6)-modifiedoxidizedSWNT,Scalebar150nmFerritinmodifiedvacuumannealedSWNTs,Scalebar300nmVoltammetricresponseofaGOX-SWNT-modifiedGCelectrodeintheabsence(red)andpresence(blue)of0.5mMFMCA.Thecatalyticresponse(green)isobservedontheadditionof50mMgl