电化学系统中电流瞬态的紧凑解析形式

微纳结构电极是生物分子检测、电池、太阳能电池、扫描电化学显微镜等多种电化学系统的重要组成部分。考虑到电极结构的复杂性、氧化还原反应的Butler-Volmer形式以及氧化还原物质的扩散输运，只有少数问题能够获得闭合形式的紧凑解析解，这并不令人惊讶。虽然数值解被广泛使用，但往往难以将获得的见解整合到电化学系统的设计与优化中。在本文中，我们为电流瞬态发展了一个全面的解析形式，该形式不仅能预测复杂电极结构对复杂伏安测量的响应，还能直观地解释多种实验，如纳米间隙电极上的分子氧化还原检测、扫描电化学显微镜等。该解析模型的结果得到了详细的数值模拟和文献中实验数据的充分支持，对用于医疗保健和能量存储应用的纳米结构电极的设计与优化具有广泛意义。