1. 簡介
  SECM150電化學工作站解析度很高╃│☁▩◕，其最小步長可以低至50nm╃│☁▩◕，這與Bio-Logic的SECM探針效能匹配↟◕。SECM150的掃描速率較快╃│☁▩◕，可以在不產生額外的掃描質量損失的情況下較快的獲得測量結果↟◕。SECM150的較高解析度使其成為研究微米尺度的理想工具↟◕。
  本文采用SECM150電化學工作站測量了標準金樣品上的氣孔尺度低於1?m的膜╃│☁▩◕，測量面積為10?m×10?m的區域╃│☁▩◕，解析度為1?m↟◕。

  2. 方法
  採用SECM150的產生-收集模式dc-SECM測試標準金樣品上的聚碳酸酯多孔膜╃│☁▩◕，分別測試了兩個不同的型別✘▩↟☁│：帶有12?m孔的Cyclopore膜（PC12）和帶有1?m孔的Nucleopore膜（PC1）↟◕。用透明指甲油將膜固定在金樣品的樹脂上╃│☁▩◕，光亮面朝上↟◕。去除膜與金樣品之間的空氣間隙╃│☁▩◕，膜與金-樹脂邊界有一個小的縫隙↟◕。用塑膠吸管摩擦╃│☁▩◕，去除電解質中的空氣↟◕。
  在5×10-3molL-1 K3[Fe(CN6)]的0.1molL-1 KCl溶液中測試PC12膜↟◕。探針直徑1?m╃│☁▩◕，施加偏置電壓0.65V vs. SCE↟◕。金的偏置電壓為-0.25V vs. SCE↟◕。Pt片作對電極↟◕。透過逼近曲線確定探針z軸位置↟◕。設定如下✘▩↟☁│：
  PC12✘▩↟☁│：

  步長✘▩↟☁│：0.35?m
  速率✘▩↟☁│：1?m/s
  採集資料預停留時間✘▩↟☁│：0.5s
  採集數量✘▩↟☁│：100
  採集速率✘▩↟☁│：1000Hz
  反向步長✘▩↟☁│：無
  PC12膜的面掃描範圍為100×100?m2內的201×201個點↟◕。
  在5×10-3molL-1 K3[Fe(CN6)]的0.1molL-1 KCl溶液中測試PC1膜↟◕。探針直徑0.5?m╃│☁▩◕，金的偏置電壓0.65V vs. SCE╃│☁▩◕，探針的偏置電壓為-0.25V vs. SCE↟◕。Pt片作對電極↟◕。透過逼近曲線確定探針z軸位置↟◕。設定如下✘▩↟☁│：
  PC1✘▩↟☁│：
  步長✘▩↟☁│：0.25?m
  速率✘▩↟☁│：0.5?m/s
  採集資料預停留時間✘▩↟☁│：0.1s
  採集數量✘▩↟☁│：100
  採集速率✘▩↟☁│：1000Hz
  反向步長✘▩↟☁│：0.1?m
  PC1膜進行了一系列小面積掃描╃│☁▩◕，包括25×25·↟▩、10×10·↟▩、5×5·↟▩、3×3?m2↟◕。前三種包含101×101個點╃│☁▩◕，3×3?m2包含61×61個點↟◕。

  3. 結果
  採用SECM測試Au上面的PC12膜╃│☁▩◕，結果如圖1所示↟◕。可以看到許多高電流點↟◕。可以從圖中看到絕緣的聚碳酸酯和其下的導電的Au的明顯差異↟◕。當探針經過一個膜孔時╃│☁▩◕，Au產生電活性分子╃│☁▩◕，此為[Fe(CN)6]4-╃│☁▩◕，探針可以檢測到↟◕。圖2為其中一點的截面╃│☁▩◕，半高全寬（FWHM）約12?m╃│☁▩◕，這與該產品的銷售資料一致↟◕。

圖1 PC12膜的SECM面掃描結果

圖2 PC12的SECM測試結果中的一個點的截面圖

  圖3為PC1的一條逼近曲線↟◕。測得的最終z軸位置可以用於設定面掃描探針位置↟◕。圖4為Au樣品上的PC1的一系列的四個面掃描結果↟◕。圖中虛線框是下次面掃描的位置↟◕。除了3×3?m2面掃描╃│☁▩◕，其他的面掃描步長都減小了╃│☁▩◕，以提高解析度↟◕。與PC12一樣╃│☁▩◕，從Au到電解液產生了一些特定的點↟◕。基於Au╃│☁▩◕，產生更多的[Fe(CN)6]4-╃│☁▩◕，訊號增強↟◕。圖5中半高全寬與該產品的銷售資料一致↟◕。

圖3 PC1膜的SECM逼近曲線

圖4 PC1的SECM測試結果

圖5 PC1的SECM測試結果中的一個點的截面圖

表1 快速掃描和慢速掃描的優點

圖6 0.5µm探針在5×10^-3mol L^-1K₃[Fe(CN₆)]的0.1mol L^-1KCl溶液中的CV曲線

  結論
  使用者可以採用SECM150電化學工作站結合微米尺寸探針測試微米尺寸的特性↟◕。本文測試了兩種不同的聚碳酸酯薄膜↟◕。透過先測試較大區域╃│☁▩◕，然後可以選擇單個區域集中測試╃│☁▩◕，也可以提高解析度↟◕。

  參考文獻
  [1] L. Stoica, S. Neugebauer, W. Schuhmann, Adv. Biochem. Engin./ Biotechnol. 109 (2008) 455-492
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  [3] A. J. Bard, in: A. J. Bard, M. V. Mirkin (Eds.), Scanning Electrochemical Microscopy: Second Edition, CRC Press, Boca Raton (2012) 8