Bio-Logic Sciences Instruments(バイオロジック / フランス)

SECM-150 走査型電気化学顕微鏡

SECM(走査型電気化学顕微鏡)は、高精度な走査型マイクロ電極システムです。溶液中においてサンプル表面の酸化もしくは還元電流の分布をマイクロ電極によって極めて高い位置分解能で計測します。溶液中のサンプルを表面化学的に試験、分析あるいは変化させることができます。腐食防食化学から酵素安定性の研究まで、さまざまな分野において表面反応の基礎研究に利用できます。

株式会社東陽テクニカ 理化学計測部
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Mail:keisoku[at]toyo.co.jp

特長

■軽量・コンパクトでグローブボックス内でも使用可能

※コントローラ:H 90 × W235 × D180mm
 ステージ:H190 × W225 × D230mm

■測定分解能0.5μm、スキャン分解能10nm

一般的にSECMにおける測定分解能はプローブ直径の半分といわれています。
Bio-Logic社では1μmプローブを開発し、0.5μmの測定分解能でのSECMを実現させました。

■20points / secの高速測定

※下図は25μm四方のサンプルを10,000点で測定したデータです。
 SECM-150は1秒間に20点の測定を行えるため、下図のようなデータを18分で得ることが可能です。

  XYZステージ
スキャンレンジ 200μm(X,Y)、100μm(Z)
ステップサイズ 50nm
最大スキャンスピード 200μm / 秒
最大サンプリングレート 20point / 秒
  PU51 ポテンショスタット
測定電流レンジ 100pA ~ 1mA
測定確度 0.5%(2% : 100pAレンジ)
測定分解能 16bit(7.8fA : 100pAレンジ)
印加電圧 ±2.048V
印加・測定電圧確度 レンジの0.5%
入力インピーダンス 100GΩ // 5pF
暗電流 <10pA
サンプリングレート 1mHz ~ 10kHz
PCとの接続 USB

システム構成

SECM 走査型電気化学顕微鏡は、高精度な走査型マイクロ電極システムです。溶液中においてマイクロ電極および共試体表面に対する電流を極めて高い位置分解能で計測(印加)します。溶液中におけるサンプルを表面化学的に試験、分析或いは変化させることができます。このシステムは、腐食防食化学から酵素安定性の研究まで、様々な分野において表面反応の基礎研究に利用できる、大きなポテンシャルがあります。

SECM 走査型電気化学顕微鏡は、走査型電気化学ワークステーションシリーズに、統合された汎用性の高い、バイ・ポテンショ/ガルバノスタットを組み込みます。走査パラメータ、変位、制御、データ取得、および取得データの解析方法設定など全てをUSB接続のPCにより行います。
実績のある強力でユーザフレンドリなソフトウェアにより、あらゆる標準的な電気化学テクニックにおける、ラインスキャン、リピートラインスキャン、z-アプローチスキャン、エリアマップスキャン、定電流エリアマップを含む、あらゆるスキャンサイクルをユーザが任意に設定でき、自動実行可能です。また、更に複雑な実験を行うためのユニークなマクロ機能が標準装備されており、研究者は走査ステージとポテンショスタットの統合的なコントロールが可能です。例えば、開回路電位(OCP)測定のエリアマップスキャン、定電流エリアスキャン、自動アプローチカーブおよびスローピング・エリアスキャンなどのマクロプログラムを組む事ができます。

図1.シリコン基板上に形成した金マイクロ電極アレイの光学顕微鏡写真。10μmの金電極が10μm間隔で並んでいる。

図2.図1における、tip-generation/substrate-collection mode でのSECMイメージ

図3.図2のSECMイメージを3D等角投影表示したもの。ピーク電流差は6nA程度。

■アプリケーション

  • flow through membraneの研究
  • 生物活性のモニタリング
  • 速度論的パラメータの決定
  • 固定化酵素のイメージング
  • 生細胞のモニタリング
  • 液-液界面
  • 生物系の化学的イメージング
  • 燃料電池研究分野の材料
  • ISE(イオン選択性電極)の局所測定
  • 表面修飾
  • 腐食防食

■ポテンショ/ガルバノスタット

SECMシステムには高精度なバイポテンショスタットシステムが備わっており、マイクロ電極チップおよび共試体それぞれを独立に制御計測できます。 SECMには、μTriCellTMおよび、4端子環境セルTriCellTMのどちらでも使用できます。どちらのセルも走査型電気化学ワークステーションの光学台に標準ネジで取り付け可能です。

絶縁性の射出成形物の定電流スキャン(SECM)

射出成形物の光学的表面プロファイル(OSP)

■SECMソフトウェア

SECMには、制御・解析ソフトウェアが付属しております。
主な機能は次のとおりです。

スキャン方法

  • ラインスキャン
  • エリアスキャン
  • z-プローブアプローチカーブ
  • 定電流エリアマッピング

標準的電気化学テクニック

  • サイクリックボルタンメトリ
  • リニアボルタンメトリ
  • クロノアンペロメトリ
  • クロノポテンショメトリ
  • 方形波ボルタンメトリ
  • ノーマルパルスボルタンメトリ
  • ディファレンシャルパルスボルタンメトリ

ユーザ定義によるマクロプログラム作成可能

(プログラム例)

  • エリアOCP
  • 定電流エリアスキャン
  • スローピングエリアスキャン
  • オートアプローチテクニック

導電性表面への SECM アプローチカーブ。
直径10μmプローブ。

絶縁性表面への SECM アプローチカーブ。
直径10μmプローブ。