[發(fā)明專利]單個(gè)納米粒子的電化學(xué)阻抗譜測(cè)定裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711440157.6
• 申請(qǐng)日: 2017-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN108226095B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉;劉濤;李萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/47
• 分類號(hào): G01N21/47
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了單個(gè)納米粒子的電化學(xué)阻抗譜測(cè)定裝置及方法，所述裝置包括：?jiǎn)紊す庹{(diào)節(jié)模塊，用于將單色激光引入暗場(chǎng)成像中并調(diào)節(jié)所述單波長(zhǎng)的范圍；粒子激發(fā)模塊，與所述單色激光調(diào)節(jié)模塊連接，用于激發(fā)具有局域等離子共振的貴金屬的單個(gè)納米粒子的散射共振，包括平凸透鏡和電化學(xué)池；電壓施加模塊，與所述粒子激發(fā)模塊連接，用于給所述電化學(xué)池施加周期性調(diào)制電壓；粒子散射強(qiáng)度檢測(cè)模塊，與所述電壓施加模塊和粒子激發(fā)模塊相連接，包括鎖相放大器和光電倍增管；本發(fā)明將單色激光引入暗場(chǎng)成像中，在檢測(cè)器方面將光電倍增管配備鎖相放大器，這使得可以在電壓調(diào)制下通過直接檢測(cè)單個(gè)納米粒子的散射強(qiáng)度值變化，獲得單個(gè)納米粒子的電化學(xué)阻抗譜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)阻抗譜測(cè)定領(lǐng)域，具體涉及一種單個(gè)納米粒子的電化學(xué)阻抗譜測(cè)定裝置及方法。

背景技術(shù)

電化學(xué)阻抗譜不僅是研究電極表面變化的最有用的電化學(xué)方法之一，而且還可以為化學(xué)和生物傳感器的應(yīng)用提供一個(gè)非常有前景的研發(fā)平臺(tái)。基于電化學(xué)阻抗譜的電化學(xué)方法已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于不同領(lǐng)域，例如，從最初的用于測(cè)定電極表面的雙電層電容發(fā)展到如今的可以直接追蹤化合物的形成過程、構(gòu)建新型的免疫學(xué)檢測(cè)方法以及優(yōu)化設(shè)計(jì)燃料電池的性能等并且由于電化學(xué)阻抗譜對(duì)電極表面的變化十分敏感，因此它被廣泛用作一個(gè)傳感平臺(tái)去研究生物大分子之間的識(shí)別和生物傳感器的開發(fā)。然而，傳統(tǒng)電化學(xué)阻抗譜方法呈現(xiàn)的是整個(gè)電極表面的電化學(xué)行為。但是，在實(shí)際中，整個(gè)電極表面不是均一的，局部區(qū)域存在較大差異。

為了使得電化學(xué)阻抗譜能研究電極表面局域地方的電化學(xué)行為，基于局域的電化學(xué)阻抗譜被研發(fā)了出來，它可以直接用于對(duì)電極局域部分進(jìn)行成像和交流阻抗分析。雖然這種局域的電化學(xué)阻抗譜可以用于研究電極表面不同地方的電化學(xué)行為，但是它存在空間分辨率不足的缺陷。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，基于表面等離子體共振的顯微電化學(xué)阻抗譜法被研發(fā)了出來，該方法不僅可以對(duì)電極表面的局部進(jìn)行阻抗分析，同時(shí)它還具備了亞微米級(jí)別的空間分辨率，該方法被廣泛用于研究單個(gè)細(xì)胞中的化學(xué)反應(yīng)過程、分子間的識(shí)別作用以及小分子物質(zhì)的檢測(cè)，但目前鮮有人研究納米級(jí)別的單個(gè)納米粒子的電化學(xué)阻抗譜。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種單個(gè)納米粒子的電化學(xué)阻抗譜測(cè)定裝置和方法，其解決了只能針對(duì)直流電壓即DC模式調(diào)控下的納米粒子的充放電行為和在低頻范圍會(huì)內(nèi)受到電解質(zhì)溶液的離子重排影響的問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的單個(gè)納米粒子的電化學(xué)阻抗譜測(cè)定裝置，該裝置包括：

單色激光調(diào)節(jié)模塊，用于將單色激光引入暗場(chǎng)成像中并調(diào)節(jié)所述單色激光的單波長(zhǎng)范圍。所述聲光調(diào)節(jié)模塊包括單色激光光源和聲光可調(diào)濾波器；

粒子激發(fā)模塊，與所述聲光調(diào)節(jié)模塊連接，用于激發(fā)具有局域等離子共振的貴金屬的單個(gè)納米粒子發(fā)生散射共振，包括平凸透鏡和電化學(xué)池；

電壓施加模塊，與所述粒子激發(fā)模塊連接，用于給所述電化學(xué)池施加周期性調(diào)制電壓；

粒子散射強(qiáng)度檢測(cè)模塊，與所述電壓施加模塊和粒子激發(fā)模塊相連接，用于記錄所述具有局域等離子共振的貴金屬的單個(gè)納米粒子的散射幅值與其對(duì)應(yīng)的相位信息，獲得所述單個(gè)納米粒子的電化學(xué)阻抗譜，包括鎖相放大器和光電倍增管。

優(yōu)選的，所述單色激光光源和聲光可調(diào)濾波器連接，所述聲光可調(diào)濾波器用于單波長(zhǎng)的輸出。

優(yōu)選的，所述電化學(xué)池的電極表面固定所述具有局域等離子共振的貴金屬納米材料，并加入電解質(zhì)溶液。

優(yōu)選的，所述電壓施加模塊包括函數(shù)發(fā)生器和電化學(xué)工作站，所述函數(shù)發(fā)生器控制所述電化學(xué)工作站給所述電化學(xué)池施加調(diào)制電壓。

優(yōu)選的，所述粒子激發(fā)模塊還包括反射模塊，所述反射模塊包括兩塊反射鏡和夾在兩個(gè)反射鏡之間的狹縫，通過所述狹縫選擇所述貴金屬的單個(gè)納米粒子。