Sensolytics Base SECM
Die Grundlage der Sensolytics Gerätekonfigurationen ist ein komplettes elektrochemisches Rastermikroskop (SECM), das eine präzise Probenpositionierung mit einem modularen Design für ortsaufgelöste elektrochemische Untersuchungen in den Materialwissenschaften, der Batterieforschung und in biologischen Systemen kombiniert.
Das Sensolytics Base SECM-System ist ein elektrochemisches Rastermikroskop, das eine hochauflösende XYZ-Positionierung mit einer intuitiven Softwaresteuerung für ortsaufgelöste elektrochemische Messungen kombiniert. Es eignet sich sowohl für rasternde als auch für stationäre Experimente und ermöglicht somit eine lokale Probencharakterisierung in einem breiten Anwendungsspektrum, zu dem unter anderem Korrosionssysteme, Energiematerialien, katalytische Oberflächen und biologische Grenzflächen gehören.
Der elektrochemische Kontrast in der SECM entsteht durch die Wechselwirkung zwischen der Sonde und der Probe. Wird eine Ultramikroelektrode (UME) als SECM-Sonde an eine Oberfläche angenähert und in einem geringen Abstand rasterförmig über diese bewegt, repräsentieren Änderungen im faradayschen Sondenstrom die lokale Reaktivität, die Kinetik des Ladungstransfers und den Massentransport. Durch dieses Detektionsprinzip ist es möglich, heterogene elektrochemische Aktivitäten abzubilden, ohne dass ein physischer Kontakt zwischen der Sonde und der Probe besteht.
Das System integriert dabei die Bewegungssteuerung, die elektrochemische Kontrolle (entwickelt für die Verwendung von Metrohm Autolab Potentiostaten, welche separat erhältlich sind) und die Datenaufnahme in einen einzigen Arbeitsablauf. In diesem werden die unterschiedlichen Bewegungsroutinen, Annäherungskurven und lokalisierten elektrochemischen Messungen in einer einheitlichen Softwareumgebung ausgeführt, sodass eine externe Synchronisation zwischen den Geräten nicht erforderlich ist.
Hauptmerkmale
- Sofort einsatzbereite Konfiguration:
- Komplettes Positioniersystem: Schrittmotorgesteuerter XYZ-Positioniersystem mit einem Verfahrweg von 25 × 25 × 25 mm und einer berechneten Auflösung von 4 nm.
- Elektrodenstarterset: Enthält zwei Platin-Ultramikroelektroden (25 µm und 10 µm), Referenz- und Gegenelektrode.
- Messzelle: Vollständige elektrochemische Messzelle und eine Teststruktur.
- SECM Software: Steuerungssoftware für eine synchronisierte Positionierung, elektrochemische Kontrolle und Datenerfassung inkl. Visualisierung der Messergebnisse.
- Verschieden Detektionsmodi: Feedback-Modus, Generarator-Kollektor-Modus, Direkt-Modus, mehrdimensionale SECM (CV, Pulsprozeduren, AC-SECM), Kartierung des Open Circuit Potentials u.a.
- Elektrochemische Methoden: Das SECM-System bietet Zugriff auf eine umfassende Bibliothek elektrochemischer Methoden sowie die Verwendung benutzerdefinierter Messroutinen.
- Modulare Systemarchitektur: Eine Erweiterung des System mit einem hochauflösenden piezobasierten Positioniersystem, der scherkraftbasierten Distanzkontrolle, der Option für photoelektrochemische Experimente (SPECM) sowie Modulen zur optischen Beobachtung ist jederzeit ohne Austausch der Basisplattform möglich.
Technische Daten
Option High-Res
Upgrade zur Integration eines piezo-basierten Positioniersystems (closed-loop mittels hochauflösender Silizium-Sensor-Technologie) für Abbildungen im Nanometerbereich. Dieses Modul besitzt eine nominale Auflösung von 1.5 nm, eine Wiederholgenauigkeit von 0.2 nm und ermöglicht die Verwendung der softwarebasierten Tiltkorrektur.
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Option Shearforce
Option zur Integration der scherkraftbasierten Distanzkontrolle zur Separation topografischer und elektrochemischer Signale. Unterstützt Untersuchungen an rauen Oberflächen und an Proben mit Strukturmerkmalen unter 1 µm.
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Option SPECM
Die Integration einer optischen Faser mit konzentrischer Goldringelektrode ermöglicht die lokale Beleuchtung und ortsaufgelöste elektrochemische Charakterisierung von lichtaktiven Materialien mittels Rasterphotoelektrochemischer Mikroskopie (SPECM).
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Mikroelektroden
Mikroelektroden aus Platin und Gold mit definierter Geometrie für stabile SECM-Untersuchungen mit reproduzierbarer Stromantwort und hoher Zuverlässigkeit für Routinemessungen.
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Ultramikroelektroden
Ultramikroelektroden aus unterschiedlichen Elektrodenmaterialien für hohe räumliche Auflösungen, mit minimierten kapazitiven Beiträgen und schneller Einstellung des stationären Stromes, sind sie unter anderem für die quantitative Analyse lokaler Kinetiken und Massentransportprozessen geeignet.
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Nanoelektroden
Nanoelektroden ermöglichen elektrochemische Messungen im Nanometerbereich. Ihre geringe Größe minimiert die Beeinflussung des zu messenden Systems und ermöglicht es, auch sehr lokalisierte elektrochemische Aktivität zu untersuchen.
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Polarisationsmesszellen
Diese elektrochemischen Zellen ermöglichen eine kontrollierte Probepolarisation von der Ober- bzw. Unterseite oder unterstützen den Einsatz von Makroelektroden als Substrat.
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Temperaturkontrolle
Elektrochemische Messzelle mit integrierter Temperaturkontrolle zur Untersuchung von temperaturabhängigen Kinetiken. Diese Messzelle erfordert die Verwendung eines externen Thermo- oder Kryostaten zur Temperaturregulation.
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Spezialisierte Zellen
Unsere Auswahl an spezialisierten SECM-Zellen ist auf anwendungsspezifische Experimente zugeschnitten. Neben Messzellen, die für die Verwendung von Dickfilmelektroden (screen-printed electrodes, SPE) optimiert sind, sind weitere Sets für temperaturkontrollierte Studien sowie für Experimente mit Flüssigkeits- oder Gasfluss erhältlich.
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Picoplot Dispender
Piezoelektrisches Dispensiersystem zur präzisen Beschichtung mit Tropfen im Picoliterbereich. Erlaubt die Herstellung von Materialbibliotheken, kombinatorischen Proben sowie die kontrollierte Platzierung von Lösungen zur Funktionalisierung.
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Dünnschichtbeschichtungssystem
Dünnschichtbeschichtungssystem zur Herstellung von definierten und gleichmäßigen Beschichtungen. Das Spray Coater System ermöglicht die reproduzierbare Herstellung von funktionellen Schichten, Katalysatoren oder Modelloberflächen für die elektrochemische und materialwissenschaftliche Forschung.
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Poliersystem
Poliersystem für Mikro- und Nanoelektroden, welches eine reproduzierbare Oberflächenvorbereitung, reproduzierbare elektrochemische Reaktionen und eine verlängerte Sondenlebensdauer gewährleistet.
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Kontaktieren Sie uns noch heute unverbindlich. Wir freuen uns darauf, mit Ihnen Ihre individuellen Anwendungen, experimentellen Bedingungen und Anforderungen an die Gerätekonfiguration zu besprechen. Gerne unterstützen wir Sie bei der Geräteauswahl und zeigen Möglichkeiten zur kundenspezifischen Anpassung sowie zukünftigen Erweiterungen gemäß Ihren individuellen Anforderungen auf.
Häufige Fragen
Das Base SECM-System wird als vollständige, einsatzbereite Plattform geliefert, die in Verbindung mit Metrohm Autolab Potentiostaten verwendet wird. Es umfasst:
- Schrittmotorgesteuertes XYZ-Positioniersystem: Verfahrweg von 25 × 25 × 25 mm mit 4 nm rechnerischer Auflösung
- Integrierte SECM-Steuerungssoftware (Windows 10/11): Synchronisierte Positionierung, elektrochemische Steuerung und Datenerfassung
- Elektrochemische Messzelle: Zelle aus PMMA für Standard SECM Messungen mit manuell-justierbarer Basisplatte
- Ultramikroelektroden: Set von 2 Pt UME (Durchmeser 10 µm und 25 µm)
- Referenz- und Gegenelektroden: Ag/AgCl Gelreferenzelektrode und Pt-Gegenelektrode
Optional können Erweiterungen wie eine hochauflösende piezo-basierte Positionierung, die scherkraft-basierte Abstandskontrolle, die Option für photoelektrochemische Experimente (Option SPECM ↗) und eine Kontrolle der Umgebungsbedingungen direkt beim Kauf integriert oder jederzeit nachgerüstet werden.
Ja. Option Shearforce ↗ benötigt ein Sensolytics Base SECM mit installierter Option High-Res ↗ und kann jederzeit ohne Austausch des Positioniersystems oder der elektrochemischen Hardwarekomponenten nachgerüstet werden.
Um einen Distanzkontrollregelkreis aufzubauen und somit ein topographisch korrigiertes Sondensignal bei unebenen oder empfindlichen Oberflächen zu erhalten, nutzt das Scherkraftmodul die Wechselwirkung einer lateral schwingenden, konischen Sensolytics Nanoelektrode mit der Probenoberfläche.
Ein Vor-Ort-Besuch zur erforderlichen Hardwareintegration sowie für eine intensive praktische Schulung ist in der Option Shearforce enthalten.
Vor-Ort-Installationen sowie Anwenderschulungen werden angeboten und umfassen in der Regel die Einrichtung und die Justierung des Systems sowie eine praktische Einführung in die Gerätebedienung, die Handhabung der Sonden, die einzelnen Messabläufe sowie in die Datenauswertung.
Der genaue Umfang (Installation vor Ort, Schulungsdauer und enthaltene Dokumentation) hängt von der Systemkonfiguration und den Projektanforderungen ab. Bitte kontaktieren Sie uns, um Ihren individuellen Schulungsplan abzustimmen.
Bei Bedarf können zusätzliche Schulungen, Fernsupport und anwendungsspezifische Unterstützung vereinbart werden.
Das Sensolytics Base SECM ermöglicht die ortsaufgelöste elektrochemische Charakterisierung in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen:
- Korrosionswissenschaften: Abbildung lokaler Korrosionsaktivität, von Beschichtungsfehlern und galvanischen Wechselwirkungen
- Materialien für die Energietechnik: Untersuchung von Elektrodengrenzflächen in der Batterie- und Brennstoffzellforschung sowie von photoaktiven Materialien
- Katalyse: Identifizierung aktiver Bereiche und Vergleich der lokalen katalytischen Aktivität auf heterogenen Oberflächen
- Bioelektrochemie: Untersuchung der zellulären Redoxaktivität, enzymatischen Prozessen oder von Biofilmen
- Modifizierung und Strukturierung von Oberflächen: Lokalisierte Elektrodeposition und Ätzprozesse
Anwendungen, die zusätzliche Funktionen erfordern, wie beispielsweise photoelektrochemische Fragestellungen, SECM-Untersuchungen mit scherkraftbasierter Abstandskontrolle oder definierten Umgebungsbedingungen, lassen sich durch Systemerweiterungen jederzeit realisieren.
Unter „mehrdimensionaler SECM“ versteht man Messmodi, bei denen an jeder Scanposition mehr als ein einzelner Datenwert erfasst wird. Während in klassischen SECM-Experimenten lediglich ein Stromwert pro Elektrode an jeder Ortskoordinate gemessen wird, werden in der mehrdimensionalen SECM vollständige elektrochemische Exprimente wie z.B. zyklische Voltammetrie oder Impedanzspektroskopie an jedem Gitterpunkt durchgeführt.
Die multidimensionale SECM ist in Sensolytics Systemen direkt in der SECM-Software implementiert und ermöglicht so die Durchführung vollständiger elektrochemischer Prozeduren an jedem Punkt des vordefinierten Gitters.
Das bedeutet, dass an jedem Gitterpunkt ein vollständiger elektrochemischer Datensatz (z. B. ein Voltammogramm oder ein Impedanzspektrum) erhalten wird und nicht nur ein einzelner Stromwert. Die Daten der an jeder Position ausgeführten elektrochemischen Methode werden gespeichert und können daher anschließend weitergehend analysiert werden. Auf diese Weise lassen sich spezifische Parameter wie der Strom bei einem definierten Potential oder das frequenzabhängige Verhalten extrahieren.
Durch dieses spezialisierte Detektionsprinzip ist eine ortsaufgelöste Abbildung lokaler elektrochemischer Eigenschaften möglich, die weit über die herkömmliche Stromdetektion hinausgeht.
