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阵列电极

/electrode array/
条目作者颜佳伟

颜佳伟

最后更新 2023-06-01
浏览 152
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由多个电极甚至多达数千个电极以一定规律排列形成的集合体。又称电极阵列。

英文名称
electrode array
又称
电极阵列
所属学科
化学

电极阵列中单个电极的尺寸通常在微米或纳米级,根据单个电极的尺寸可分为微电极阵列和纳电极阵列。根据单个电极的连接方式,电极阵列可分为可寻址电极阵列和集成阵列。常用的电极几何形状包括平面盘电极、凹盘电极、带电极和叉指电极等。制备微电极阵列常采用光刻技术,而当单个电极尺寸低于微米级时,则采用电子束技术。其他制备方法主要有组装法、丝网印刷术和电沉积技术等。电极的排列随意,没有明显规律时,可称之为电极集合体,与排列有序的电极阵列有一定区别。

阵列电极的性质与单个电极的性质有关,同时电极之间的相互作用又能产生新电化学特性。由于电极数目多,电极阵列的电流灵敏度显著增大,而且可以通过设计合适的构型,使得产生电极和收集电极之间发生“氧化还原循环”,从而进一步增大电流灵敏度。甚至可以利用金属膜的双极性行为,在金属膜电极不接恒电位仪进行电化学控制的情况下,形成自诱导的“氧化还原循环”,有效增大电流灵敏度。由于电极阵列的电化学响应涉及因素较多,包括电极直径、间距、构型、扫描速度及电化学物种的性质等,理论上还没有普适性的定量公式。但是,阵列电极的电化学行为的定性理解已经比较成熟。

由于阵列电极具有以上的电化学特性,其被应用于微量物质的电化学检测,电化学参数测量以及用于反应中间体检测和机理研究。将特异性分子识别物质固定在阵列电极上,可以构建阵列电化学生物传感器,实现对单一目标分子的批量检测,或者多种目标分子的同时检测。随着加工制备方法的进步,阵列电极会进一步向微型化和集成化的方向发展。制备排列有序的纳阵列电极,完善阵列电极理论、设计和开发具有更高选择性和灵敏度的电化学或生物传感器将是阵列电极领域中的重要研究方向。

  • COMPTON R G, BANKS C E.Understanding Voltammetry.London:Imperial College Press,2011.

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