Nuestro protocolo desarrolla aún más un enfoque existente utilizado en las últimas cuatro décadas, extiende la aplicabilidad del desbaste electroquímico a las películas delgadas y abre la puerta a la miniaturización. Al aumentar la superficie de los electrodos de platino sin un recubrimiento adicional, los dispositivos son más robustos y pueden durar más que un dispositivo chapado para la estimulación eléctrica. Hemos trabajado con muchas geometrías de electrodos diferentes y hemos encontrado que parámetros como el tamaño, la forma y el diseño del electrodo influyen en el rugoso.
Animamos a los investigadores a variar los parámetros pulsantes de sus electrodos específicos. En primer lugar, sumerja la punta del electrodo de un dispositivo en una solución de ácido perclorico de 500 mililitros que también contenga un electrodo de contador de alambre de platino y un electrodo de referencia de sulfato de mercurio. Conecte varios electrodos cortos de un dispositivo multielectrodón juntos como electrodo de trabajo.
A continuación, conecte los electrodos de trabajo, contador y referencia a un potenciostato. Para limpiar electroquímicamente la superficie de los electrodos mediante un ciclo potencial repetitivo, abra primero el software EC Lab del potenciostato. Para aplicar voltamagramas cíclicos, o CV, a los electrodos, presione el signo más para agregar la técnica electroquímica en la pestaña Experimento.
En la ventana emergente, aparecerá Insertar técnicas. Haga clic en Técnicas electroquímicas. Cuando se expanda, haga clic en Técnicas Voltamperométricas.
Cuando se expanda, haga clic en Voltametría cíclica. En la ventana del experimento, rellene los parámetros adecuados. En Configuración avanzada de seguridad, seleccione las conexiones de electrodos como CE a tierra.
Pulse el botón Ejecutar y seleccione el nombre del archivo para iniciar el experimento. Realice ciclos potenciales repetitivos hasta que los voltamogramas parezcan superponerse visualmente de un ciclo al siguiente, lo que suele ocurrir después de 50 a 200 CV. Para realizar la caracterización electroquímica, sumerja la punta del electrodo del dispositivo en un vaso de ácido perclorico desoxigenado de 500 mililitros que también contiene un electrodo de contador de alambre de platino y un electrodo de referencia de sulfato de mercurio.
En la pestaña Experimento del software EC Lab, pulse el signo más para agregar la técnica electroquímica. En la ventana emergente, aparecerá Insertar técnicas. Haga clic en Técnicas electroquímicas.
Cuando se expanda, haga clic en Técnicas Voltamperométricas. Cuando se expanda, haga clic en Voltametría cíclica. En la ventana del experimento, rellene los parámetros adecuados.
En Configuración avanzada de seguridad, seleccione las conexiones de electrodos como CE al suelo. Conecte los electrodos de trabajo, contador y referencia a los cables del instrumento como se muestra en el diagrama de conexión del electrodo. Pulse el botón Ejecutar y seleccione el nombre del archivo para iniciar el experimento.
Realice ciclos potenciales repetitivos hasta que los voltamogramas parezcan superponerse visualmente de un ciclo al siguiente. Si los dos picos catódicos de un CV de platino están mal resueltos, estime el área de superficie del electrodo a partir de los capacitantes de doble capa en la interfaz de la solución de electrodos. Para medir los espectros de impedancia de un solo electrodo en condiciones de circuito abierto, primero sumerja la punta del electrodo del dispositivo en PBS que también contiene un electrodo de contador de alambre de platino y un electrodo de referencia de sulfato de mercurio.
Conecte un electrodo a la vez como electrodo de trabajo. En la pestaña Experimento del software EC Lab, pulse el signo más para agregar la técnica electroquímica. En la ventana emergente, aparecerá Insertar técnicas.
Haga clic en Técnicas electroquímicas. Cuando se expanda, haga clic en Espectroscopia de impedancia. Cuando se expanda, haga clic en Espectroscopia de impedancia potencioelectroquímica.
En la ventana del experimento, rellene los parámetros adecuados. En Configuración avanzada de seguridad, seleccione las conexiones de electrodos como CE al suelo. Conecte los electrodos de trabajo, contador y referencia a los cables del instrumento como se muestra en el diagrama de conexión del electrodo.
Pulse el botón Ejecutar y seleccione el nombre del archivo para iniciar el experimento. Sumerja la punta del electrodo del dispositivo en un vaso de precipitados de ácido perclorílico de 500 mililitros que también contiene un electrodo de contador de alambre de platino y un electrodo de referencia de sulfato de mercurio. A continuación, conecte un electrodo individual como electrodo de trabajo y aplique el paradigma de pulsación para áspera el electrodo.
Comience el protocolo de desbaste con una serie de pulsos de reducción de oxidación entre menos 0,15 voltios y 1,9 a 2,1 voltios a 250 hercios con un ciclo de trabajo de uno a uno durante 10 a 300 segundos. Abra el programa Versa Studio para par potentiostat. Expanda el menú Experimento y seleccione Nuevo.
En la ventana emergente Seleccionar una acción, elija Pulsos de potencial rápido e introduzca el nombre de archivo deseado cuando se le solicite. La línea de pulsos de potencial rápido aparecerá en la pestaña Acciones a realizar. Bajo las propiedades para los pulsos de potencial rápido, ingrese el número de pulsos como 2, potencial uno como menos 0.59 voltios versus la referencia para 0.002 segundos y potencial dos como 1.56 voltios versus referencia para 0.002 segundos.
En Propiedades de análisis, escriba el tiempo por punto como un segundo, el número de ciclos como 50.000 para una duración de 200 segundos. En Propiedades del instrumento, ingrese el rango actual como Auto. Programe el potenciostato con la aplicación prolongada de un potencial de reducción constante pulsando primero el botón más para insertar un nuevo paso.
Haga clic en Cronometría. Ingrese el potencial como menos 0.59 voltios, el tiempo por punto como un segundo, y la duración como 180 segundos. Pulse el botón Ejecutar para iniciar el desbaste.
El programa se detendrá automáticamente cuando se complete el procedimiento de desbaste. Una vez terminado el desbaste, determine el aumento de la superficie efectiva de los macroelectrodos como se describió anteriormente. Aquí se muestra un esquema que muestra la aplicación de voltaje para el áspero tanto de macroelectrodos como de microelectrodos.
La microscopía óptica se puede utilizar para visualizar la diferencia en la apariencia de un macroelectrodo áspero o microelectrodo. Además, la caracterización electroquímica de la superficie de platino mediante espectroscopia de impedancia y voltametría cíclica puede mostrar claramente el aumento de la superficie activa de un macroelectrodo y microelectrodo rugoso. La relación entre la rugosidad de la superficie y la duración de la pulsación aplicada a los macroelectrodos se muestra aquí Un ejemplo de diferentes parámetros de desbaste para aumentar al máximo el área de superficie activa del electrodo para diferentes geometrías de electrodos se muestra aquí.
Utilice electrolitos de alta pureza para el rugoso. Diluir el ácido perclórico de alta pureza con agua desionizada y utilizar sólo cristalería dedicada. El procedimiento mejorará las técnicas que se benefician de una superficie alta, como la mejora de las señales de espectroscopia óptica de las especies absorbidas por la superficie, el aumento de la eficiencia del reactivo electroquímico y la mejora por las características de los sensores.
Este enfoque permitirá a los investigadores rugosar la superficie de los electrodos de película delgada para muchas aplicaciones diferentes sin comprometer la integridad estructural o la vida útil del electrodo. El ácido perclórico es peligroso. Cuando trabaje con este reactivo, utilice todo el equipo de protección personal adecuado y manipule únicamente en una campana de humos.
