Spektroelektrokimya: Bilinmeyene ışık tutmak

İki iyi bilinen analitik teknik olan elektrokimya ve spektroskopinin birleşimi, yerleşik bir bilimsel metodoloji olan spektroelektrokimyayı (SEC) ortaya çıkarır. Bu hibrit teknoloji, her tekniğin avantajlarını birleştirerek her iki dünyanın en iyisini sunar [1]. «Spektroelektrokimya» kelimesi, bu iki terimin mükemmel bir şekilde birbirine uyan bir bulmacanın iki parçası olarak birleştirilmesinin sonucudur.

Spektroelektrokimya, araştırmacıların elektron transfer süreçlerinde yer alan reaktanlardan, ara maddelerden ve/veya ürünlerden moleküler, kinetik ve termodinamik bilgi toplamasına olanak tanır. Bu sayede, biyolojik kompleksler, polimerizasyon reaksiyonları, nanomalzeme karakterizasyonu, analit tespiti, korozyon mekanizmaları, elektrokataliz, çevresel süreçler, bellek aygıtlarının karakterizasyonu ve çok daha fazlası dahil olmak üzere çok çeşitli moleküller ve farklı süreçler üzerinde spektroelektrokimyasal çalışmalar yapmak mümkündür!

Sonuç olarak, kullanılan spektral aralığa bağlı olarak farklı türde bilgiler elde edilir. UV-VIS spektroskopisi, moleküllerin elektronik seviyeleriyle ilgili moleküler bilgiler sağlar, NIR bölgesi titreşim seviyeleriyle ilişkili veriler sağlar ve Raman spektrumu, bu tekniğin parmak izi özellikleri nedeniyle numunenin yapısı ve bileşimi hakkında çok özel bilgiler sağlar.

Spektroelektrokimyanın başlangıcı

Seçebileceğiniz bir dizi spektroelektrokimyasal teknik

Aşağıdaki grafik, farklı elektrokimyasal ve spektroskopik yöntemlerin kombinasyonuna göre sınıflandırılmıştır. Genel sınıflandırma spektroskopik tekniğe dayanmaktadır: ultraviyole (UV), görünür (Vis), fotolüminesans (PL), kızılötesi (IR), Raman, X-ışını, nükleer manyetik rezonans (NMR) ve elektron paramanyetik rezonans (EPR).

Son yıllarda, spektroelektrokimyasal tekniklerle çalışmak için cihazların tasarımı, geliştirilmesi ve sunduğu olanaklar konusunda önemli ilerlemeler kaydedildi. Ayrıca, bu cihazların kullanımını kolaylaştıran montajlar ve ürünler ile aksesuarlar arasındaki bağlantılar son yıllarda iyileşerek bu alandaki araştırma ve deneyleri daha kolay ve daha uygun fiyatlı hale getirdi.

Spektroelektrokimyasal cihazların evrimi

Geleneksel olarak, spektroelektrokimyasal analiz için konfigürasyon iki cihazdan oluşur: biri spektroskopik cihaz ve diğeri elektrokimyasal analiz için gerekli olan cihaz. Her iki cihaz da aynı spektroelektrokimyasal hücreye bağımsız olarak bağlanır ve genellikle senkronize edilmezler. Ek olarak, her cihaz her durumda farklı (ve belirli) bir yazılım tarafından kontrol edilir, bu nedenle her sinyali yorumlamak için iki programa ve ilk iki program tarafından elde edilen verilerin işlenmesi ve analizi için başka bir harici yazılıma ihtiyaç vardır. Son olarak, senkronizasyonun garanti edilmediği ve bu yapılandırma ile deneylerin ve testlerin performansının yavaş, karmaşık ve maliyetli olduğu da göz önünde bulundurulmalıdır.

Metrohm DropSens, daha önce var olmayan bir şeyi yaratmak için bu fırsatı değerlendirdi ve spektroelektrokimyanın son teknolojisinde bir devrim : Araştırmacılara çok yönlülük sunan, tamamen entegre, senkronize çözümler olan SPELEC cihaz serisi. Cihazlar, spektroelektrokimyasal tekniklerle basit bir şekilde ve tek bir sistemde çalışmak için gereken tüm bileşenleri içerir; bir (bi)potansiyostat/galvanostat, ışık kaynağı ve spektrometre (seçilen spektral aralığa bağlı olarak). 

Spektroelektrokimyasal araştırma için yeni nesil araç olan SPELEC hakkında daha fazla bilgi edinin.

Metrohm DropSens SPELEC cihazlarını buradan keşfedebilirsiniz!

Bu tasarımlar ve konfigürasyonlar, yalnızca tek bir sistem ve tek bir yazılıma ihtiyaç duyulduğu için işi, süreçleri ve spektroelektrokimyasal ölçümleri de basitleştirir. SPELEC çözümünde, gelişmiş özel yazılımı (DropView SPELEC), cihazı kontrol eden, elektrokimyasal ve spektroskopik sinyalleri aynı anda elde eden ve ayrıca kullanıcıların verileri tek bir adımda birlikte işlemesine ve analiz etmesine olanak tanıyan özel bir programdır. Gerçekten bu kadar basit!

Spektroelektrokimyanın geleceği: SPELEC sistemleri ve yazılımları

Tek bir cihaz ve tek bir yazılım: Metrohm DropSens SPELEC, laboratuvar alanından ve değerli zamandan tasarruf ederken aynı zamanda spektroelektrokimyasal deneyleriniz için ihtiyacınız olan her şeye sahiptir. SPELEC cihazları, elektrokimya ve UV-Vis, Vis-NIR veya hatta Raman spektroskopisinin kombinasyonlarını tek bir entegre cihazda sunar ve çeşitli cihaz seçenekleri mevcuttur (aşağıda farklı seçenekler verilmiştir). Tüm sistem entegredir ve bu da daha az zamanda daha fazla analiz, çoklu spektrumlar, tam bir aksesuar yelpazesi ve mevcut farklı konfigürasyonlar ile araştırma esnekliği sağlar.

İhtiyaç duyulan spektral aralığa bağlı olarak çeşitli seçenekler mevcuttur:

DropView SPELEC, analiz, data değerlendirme ve işlemeyi en kolay şekilde kullanıcılara sunan özel ve sezgisel bir yazılımdır. Bu yazılım ile , elektrokimyasal eğrileri ve spektrumları gerçek zamanlı olarak görüntüleyebilir ve deneylerinizi sayımlar, karanlıktan arındırılmış sayılar, absorbans, geçirgenlik, yansıma veya Raman kayması olarak takip edebilirsiniz.Data işleme söz konusu olduğunda, DropView SPELEC grafik gösterimi , pik analizi , dataları üst üste görüntüleme ve , 3B çizim, spektral film ve daha fazlası dahil olmak üzere çok çeşitli işlevler sunar.

Metrohm DropSens'in entegre SPELEC sistemine ilişkin Burgos Üniversitesi'nden gelen referans.

SPELEC cihazları çok yönlüdür ve özel spektroelektrokimyasal cihazlar olmalarına rağmen elektrokimyasal ve spektroskopik deneyler için de kullanılabilirler. Herhangi bir elektrot türüyle (örneğin, yüzey baskılı elektrotlar, geleneksel elektrotlar, vb.) ve farklı spektroelektrokimyasal hücrelerle kullanılabilirler. Optik ve elektrokimyasal bilgiler gerçek zamanlı/operando/dinamik konfigürasyonlardan elde edilir. Spektroelektrokimyasal tekniklerin başlıca avantajları aşağıdaki gibi özetlenebilir:

• aynı anda iki farklı teknikle (elektrokimya ve spektroskopi) elde edilen bilgileri tek bir deneyde sağlarlar
• kalitatif çalışmalar ve kantitatif analizler yapılabilir
• yüksek seçicilik ve hassasiyet
• spektroelektrokimya, büyük çok yönlülüğü nedeniyle çok çeşitli farklı alanlarda kullanılır
• yeni konfigürasyonlar, spektroelektrokimyasal deneylerin gerçekleştirilmesini kolaylaştırarak zamandan, numunelerden, maliyetlerden vb. tasarruf sağlar.

Spektroelektrokimyasal araştırmalar için yeni nesil ürünler hakkında daha fazla bilgiye aşağıda yer alan link üzerinden ulaşabilirsiniz.

SPELEC hakkında daha fazla bilgi

SEC analiz teknikleri: birden fazla uygulama için uygundur

Spektroelektrokimyanın özellikleri, birçok farklı alanda yeni ve geniş uygulamaların sürekli olarak geliştirilmesine olanak tanır. Spektroelektrokimya aşağıdaki alanlarda kullanılabilir.

Bilgi birikiminiz

Spektroelektrokimyanın araştırmanızı nasıl artırabileceğini görüşmek için bizimle iletişime geçin

Referanslar

[1] Kaim, W.; Fiedler, J. Spectroelectrochemistry: The Best of Two Worlds. Chem. Soc. Rev. 2009, 38 (12), 3373. doi:10.1039/b504286k

[2] Kuwana, T.; Darlington, R. K.; Leedy, D. W. Electrochemical Studies Using Conducting Glass Indicator Electrodes. Anal. Chem. 1964, 36 (10), 2023–2025. doi:10.1021/ac60216a003

[3] Martín-Yerga, D.; Pérez-Junquera, A.; González-García, M. B.; Perales-Rondon, J. V.; Heras, A.; Colina, A.; Hernández-Santos, D.; Fanjul-Bolado, P. Quantitative Raman Spectroelectrochemistry Using Silver Screen-Printed Electrodes. Electrochimica Acta 2018, 264, 183–190. doi:10.1016/j.electacta.2018.01.060

[4] Perez-Estebanez, M.; Cheuquepan, W.; Cuevas-Vicario, J. V.; Hernandez, S.; Heras, A.; Colina, A. Double Fingerprint Characterization of Uracil and 5-Fluorouracil. Electrochimica Acta 2021, 388, 138615. doi:10.1016/j.electacta.2021.138615

[5] Rivera-Gavidia, L. M.; Luis-Sunga, M.; Bousa, M.; Vales, V.; Kalbac, M.; Arévalo, M. C.; Pastor, E.; García, G. S- and N-Doped Graphene-Based Catalysts for the Oxygen Evolution Reaction. Electrochimica Acta 2020, 340, 135975. doi:10.1016/j.electacta.2020.135975

[6] Ibáñez, D.; González-García, M. B.; Hernández-Santos, D.; Fanjul-Bolado, P. Detection of Dithiocarbamate, Chloronicotinyl and Organophosphate Pesticides by Electrochemical Activation of SERS Features of Screen-Printed Electrodes. Spectrochim. Acta. A. Mol. Biomol. Spectrosc. 2021, 248, 119174. doi:10.1016/j.saa.2020.119174