ナノ電極によるナノメータ環境の電気化学分析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14340232
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 青木 幸一 福井大学, 工学研究科, 教授 (80142264)
• 研究分担者: 陳 競鳶 福井大学, 助教授 (50311676)
• キーワード: 微小電極 / フェロセン / 電極反応速度定数 / 電気泳動塗料 / ナノメートル電極 / 定常状態電流 / 界面エネルギー / 電流電位曲線

研究概要

電極反応速度定数がナノメーターの電極の大きさによって変化する基礎実験を行った。同時に理論的解析も行った。電極反応する系を変えてみた。
(1)ナノ電極の作製:直径20μmの白金線を電気化学的に溶解し、細くした。この技術が第一の関門であった。その先端に、ポリアクリル系統の電気泳動ペンキといわれる塗料を塗り、電圧をかけた。この方法はSlevinによって開発されたものである。ペンキの塗布、電圧印加、過熱、徐冷の過程を何度か繰り返すことにより、次第に露出した白金の面積が小さくなった。電気泳動ペンキが白金の先端を除いて被存していることがわかった。このような観測をしながら、電気泳動ペンキの塗布を繰り返した。
(2)電気化学測定系の準備:微小電極用ポテンショスタットを購入し、ファラディーケージをはじめとしてノイズ対策を行った。電流の記録装置として、AD変換をつけた計算機を用いた。計算機そのものがノイズ源であることを考え、最大限の距離を離して置くよう、工夫した。電流がpAであるため、AD変換によるノイズ除去のソフトを作製した。
(3)電気化学測定:電気化学系として、水溶性フェロセン、鉄アコ錯体を用いた。電極反応速度定数が極めて大きいものと小さいものを選んだ。電極を小さくするにつれて、水溶性フェロセンでは半波電位が少し正にシフトした。しかし再現性がでないので、過塩素酸鉄の電流電位曲線を測定した。鉄II価の吸着による波が得られた。電流密度が著しく高くなった結果である。界面エネルギーの影響を考えた理論を展開した。
(4)TCNQの還元波を測定して半波電位と電極半径との関係を求めたところ、整数倍となる電極半径の分布が得られた。いくつかのナノ電極が白金表面に露出しているモデルを立てて説明した。

研究成果

• [文献書誌] P.Tasakorn, J.Chen, K.Aoki: "Voltammetry of a single oil droplet on a large electrode"J.Electroanal.Chem.. 533. 119-126 (2003)
• [文献書誌] K..Aoki, C.Wang, J.Chen: "Electrochemically driven polystyrene-sulfonic acid particles in deionized suspension : microscope analysis"J.Electroanal.Chem., J.Electroanal.Chem.. 540. 135-143 (2003)
• [文献書誌] K.Aoki, P.Tasakorn, J.Chen: "Electrode reactions at nanometer-scaled oil|water|electrode interfaces"J.Electroanal.Chem.. 542. 51-60 (2003)
• [文献書誌] P.Rijiravanich, K.Aoki, J.Chen, W.Surareungchai, M.Somasundrum: "Electrode reactions of catechol at tyrosinase-immobilized latex suspensions"Electroanalysis. (in press). (2004)
• [文献書誌] Jingyuan Chen, Culling Xu: "Suspensions of poly(vinylferrocene)-coated latex particles"J.Electroanal.Chem.. 546. 79-86 (2003)
• [文献書誌] C.Xu, J.Chen, K.Aoki.: "Partial charge transfer of polyvinylferrocene-coated latex particles adsorbed on pyrolytic graphite electrode"Electrochem.Commun.. 5. 501-510 (2003)