实现界面电化学动态成像
发布时间：2023-08-14 00:00:00 阅读数： 170
a 等离子成像装置示意图。使用 x/y 扫描振镜旋转光束在后焦平面（红色箭头）上的入射位置，从而调制表面等离子体波的方位角。b 等离子散射干涉成像原理。物镜散射表面等离子体（Es，粉红色箭头）与激发的入射表面等离子体 E 场（Ei，浅蓝色线条）发生干涉，形成抛物线状干涉图案。 c 等离子图像的信号处理。获取任意方位角（蓝色箭头）的调制表面等离子体波积分，同时根据公式消除表面等离子体波。e 不同尺寸 PS 纳米粒子的 SEM 和方位角调制质子散射干涉仪图像（比例尺分别为 200 nm 和 1 µm）。 f 用公式 17 拟合的质子强度与半径关系曲线。误差条代表平均值 ± 2 个标准差（nr57.5 = 243、nr100 = 380、nr125 = 377、nr200 = 273、nr250 = 49），误差条中心（黑点）代表平均值。源数据以源数据文件的形式提供。来源：《自然通讯》（2023 年）。DOI: 10.1038/s41467-023-39866-8
中国科学院中国科学技术大学环境科学与工程系刘先伟教授领导的研究团队在界面电化学动态成像方面取得进展。该成果以 "方位调制等离子体散射干涉测量法对单根银纳米线界面电化学的动态成像 "为题发表在《自然-通讯》上。
催化转化污染物是水污染控制的一项关键技术。研究环境催化材料中活性位点在污染物转化过程中的动态变化，对于理解这些材料的结构-活性关系、破译催化机理以及设计和开发新型环境催化剂至关重要。
虽然研究人员对分析纳米材料的活性位点有着浓厚的兴趣，但在研究温和水环境中单个纳米材料界面反应的动态进展方面仍然存在挑战。
针对上述挑战，研究团队开发了一种高分辨率质子散射干涉成像技术。通过调节入射光，他们有效地消除了反射光的干扰，实现了具有高空间分辨率和强大抗干扰能力的表面等离子体散射干涉成像。
以银的表面电化学反应为例，研究团队原位跟踪了溶液中单根银纳米线的动态电化学转化过程，在空间刻画了纳米线反应的分布，为建立纳米线表面缺陷、重构和反应活性之间的关系提供了关键证据。
这种无标记成像分析方法可与电子显微镜等技术相结合，表征纳米材料的结构和化学成分。它为污染物催化转化动态的高分辨率原位成像和解密其结构-活性关系提供了有效的分析方法和技术平台。
参考资料
Gang Wu et al, Dynamic imaging of interfacial electrochemistry on single Ag nanowires by azimuth-modulated plasmonic scattering interferometry, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-39866-8
