利用 AFM 在液体中进行纳米尺度电学测量——进展与展望
材料科学
2017-01-25 v1
摘要
储能、腐蚀、传感以及多种生物功能的基本机制与固-液界面处的电学过程和离子动力学直接耦合。在许多情况下，这些过程在空间上是不均匀的，发生在晶界、台阶边缘、点缺陷、离子通道等位置，并具有复杂的时间和电压依赖动力学。这需要对这些现象进行时间分辨和实空间探测。在本综述中，我们讨论了力敏感电压调制扫描探针显微镜（SPM）在探测固-液界面电学现象中的应用。我们首先描述气体-固体界面处静电力和开尔文探针力显微镜（EFM 与 KPFM）的工作原理，回顾先进 KPFM 方法的最新进展及其在以下方面的发展：(i) 克服经典 KPFM 的局限性，(i) 扩展可从 KPFM 获取的信息，以及 (iii) 将 KPFM 操作扩展到液体环境。我们简要讨论电双层（EDL）力与动力学的理论框架、经典 EDL 模型对于高电荷界面或高离子浓度下的意义与失效，并简要描述与理解固-液界面纳米尺度电学测量相关的经典 EDL 理论的近期修正。我们进一步回顾了在液体中绘制表面电荷、介电常数以及电动力学和电化学过程的最新成果。最后，我们概述了液体纳米尺度电学测量领域存在的关键挑战与机遇，并提供了液体 KPFM 未来发展的路线图。
引用
@article{arxiv.1701.06633,
title = {Nanoscale electrical measurements in liquids using AFM - progress and outlook},
author = {Liam Collins and Jason Kilpatrick and Sergei V. Kalinin and Brian J. Rodriguez},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.06633},
year = {2017}
}
备注
173 pages 69 Figures