CHI900D/920D掃描電化學顯微鏡發(fā)明于1989年并獲得美國。CH Instruments與University of Taxes at Austin的化學系的Allen J. Bard教授合作實現(xiàn)了電化學掃描顯微鏡的儀器商品化,從而使得這一強有力的研究方法走進了更多的實驗室。
CHI900D/920D掃描電化學顯微鏡掃描電化學顯微鏡與掃描隧道顯微鏡(STM)的工作原理類似。但SECM測量的不是隧道電流,而是由化學物質(zhì)氧化或還原給出的電化學電流。盡管SECM的分辨率較STM低,但SECM的樣品可以是導體,絕緣體或半導體,而STM只限于導體表面的測量。SECM除了能給出樣品表面的地形地貌外,還能提供豐富的化學信息。其可觀察表面的范圍也大得多。
在SECM的實驗中,探頭先移動到非??拷鼧悠繁砻?,然后在X-Y的平面上掃描。探頭是雙恒電位儀的*個工作電極。如果樣品也是導體,則通常作為第二個工作電極。探頭的電位控制在由傳質(zhì)過程控制的氧化或還原的電位。而樣品的電位被控制在其逆反應(yīng)的電位。由于探頭很靠近樣品,探頭上的反應(yīng)產(chǎn)物擴散到樣品表面又被反應(yīng)成為原始反應(yīng)物并回到探頭表面再作用,從而造成電流的增加。這被稱為"正反饋"方式。正反饋的程度取決于探頭和樣品間的距離。如果樣品是絕緣體,當探頭靠近樣品時,反應(yīng)物到電極表面的擴散流量受到樣品的阻礙而造成電流的減少。這被稱為"負反饋"方式。負反饋的程度亦取決于探頭和樣品間的距離。探頭電流和探頭與導體或絕緣體樣品間的距離的關(guān)系可通過現(xiàn)有理論計算得到。
基于以上特性,SECM已在多個領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了許多應(yīng)用。SECM能被用于觀察樣品表面的化學或生物活性分布,亞單分子層吸附的均勻性,測量快速異相電荷傳遞的速度,一級或二級隨后反應(yīng)的速度,酶-中間體催化反應(yīng)的動力學,膜中離子擴散,溶液/膜界面以及液/液界面的動力學過程。SECM還被用于單分子的檢測,酶和脫氧核糖核酸的成像,光合作用的研究,腐蝕研究,化學修飾電極膜厚的測量,納米級刻蝕,沉積和加工,等等。SECM的許多應(yīng)用或是其他方法無法取代的,或是用其他方法很難實現(xiàn)的。