薄壁单晶金纳米电极：用于高级化学探测与成像
化学物理
2025-04-29 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
薄壁金属超微型和纳米电极（UMEs/NEs），尤其是金纳米电极（Au NEs），是高分辨率电化学显微镜、生物传感和基础研究中必不可少的工具。然而，它们的易损性以及缺乏可扩展的制造方法限制了更广泛的应用。我们提出了一种通用的湿化学方法，用于高通量制造薄壁Au NEs/UMEs和多功能 NEs，制造成功率可达约80%。该方法基于在玻璃纳米毛细管中进行单晶Au的独特模板辅助1D生长，随后通过电化学连接铜钨线，并采用中离子束研磨，以确保NEs尺寸的精确控制。该方法可适用于 various 金属，并可集成到多功能探头中，促进批次生产高质量NEs并实现标准化电气连接。结构和电化学表征结果显示，电极具有双晶单晶Au内核、无缝Au/玻璃界面以及高度稳定的电化学性能。值得注意的是，较小的电极表现出更高的电流密度，从而增强了化学检测灵敏度。具体而言，我们在扫描光电化学显微镜（photo-SECM）中实现了出色的空间分辨率（< 200 nm）和电流分辨率（< 1 pA），检测限约为11.0 μM，稳定性可达7小时，通过在原子光滑的Au微薄片上检测光氧化反应。我们还展示了在双枪毛细管中进行生长，用于SECM/SICM探头，以及Pt NEs。总体而言，这种可扩展的方法解决了NEs长期存在的挑战，为先进的电化学和光电化学显微镜，包括SERS/TERS集成，铺设了道路。由于具有单晶表面，这些电极为催化、界面电化学、生物传感和分子尺度探索开辟了新前沿。
引用
@article{arxiv.2504.19892,
title = {Thin-wall Single-crystal Gold Nanoelectrodes towards Advanced Chemical Probing and Imaging},
author = {Milad Sabzehparvar and Fatemeh Kiani and Germán García Martínez and Omer Can Karaman and Victor Boureau and Lucie Navratilova and Giulia Tagliabue},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.19892},
year = {2025}
}