Přístrojové vybavení Oddělení elektrochemie v nanoměřítku

A: Standardní a pokročilá elektrochemická měření

1) potenciostaty/galvanostaty: dva EG&G PAR 263A (Princeton Applied Research, USA), AUTOLAB PGSTAT101, PGSTAT12, PGSTAT204, PGSTAT30, tři Metrohm AUTOLAB 302N (FRA, ECD, ADC10M, SCAN250) a jeden (CH Instruments, USA) potenciostat, několik Eco-Tribo polarografů (Polarosensors), polarografický analyzér PA3 and PA4 (Laboratorní přístroje, Česká republika) and tři potenciostaty domácí konstrukce.

2) analyzátory impedančních spekter: dvou-kanálový systém SR780 (Stanford Research Systems, USA), dva FRA moduly pro EIS měření (Metrohm, Switzerland), tři dvou-kanálové fázově citlivé lock-in zesilovače SR830 (Stanford Research Systems, USA) and jeden jedno-kanálový fázově citlivý lock-in zesilovač

3) elektrody: dvě rtuťové kapkové elektrody 663VA (Metrohm, Švýcarsko) a několik systémů SMDE (Laboratorní přístroje, Česká republika), rotující disková elektroda (Metrohm, Švýcarsko), klasické uhlíkové, platinové a zlaté elektrody, ultramikroelektrody a izolované STM hroty vlastní konstrukce, monokrystalické zlaté mikroelektrody a amalgamové elektrody vlastní konstrukce.

4) elektrochemická mikroskopie rastrovací sondou: Agilent SPM 5500 (Keysight Technologies, Velká Británie) s možností elektrochemických AFM a STM měření, MAC III módu, měření elektrostatické síly a povrchových potenciálů, teplotně závislých měření (od -5°C do 150°C) a měření v prostředí s kontrolovaným složením.

5) metoda přerušování molekulárních spojení: přístroj vlastní konstrukce pro měření vodivosti jednotlivých molekul s využitím stávajícího STM a další přístroj MCBJ využívající mechanického přerušování molekulárních spojení.

6) 3D tiskárny: čtyři jednotryskové (Průša, Trilab), jedna dvoutrysková a jedna stereolitografická 3D tiskárna (Průša), míchadlo tiskových strun (Felfil) pro syntézu kompozitních vodivých materiálů

**B: Spektrometry pro in-situ kombinaci s elektrochemií**

1) UV-VIS absorpční spektrometr: Agilent 8453 spektrometr s detekcí diodovým polem s příslušenstvím (cely, elektrody, křemenná vlákna) pro in-situ spektroelektrochemii

2) FTIR spektrometr Nicolet iS50 NIR-FTIR s ATR rozšířením (Thermo Scientific) a příslušenstvím pro in-situ spektroelektrochemii

3) Fluorescenční spektrometr LS50B (Perkin Elmer)

C: Metody

1) Elektrochemické metody:

Standardní a pokročilé elektrochemické metody pro základní výzkum, elektroanalytické aplikace a elektrokatalýzu ve vodném a nevodném prostředí: dc polarografie, lineární a cyklická voltametrie, metody pulzní polarografie a voltametrie (DPP, DPV, SWP a SWV), elektrolýza a coulometrie, chronoamperometrie, chronopotenciometrie, AC polarografie a voltametrie, electrochemická impedanční spectroskopie a rychlá voltammetrie s využitím ultramikroelektrod.

Elektrody různých tvarů a materiálů: rtuťová kapková, amalgamová, platinová, zlatá a monokrystalická zlatá, stříbrná, ze skelného uhlíku, grafitová, borem dopovaná diamantová, opticky transparentní ITO, dále zlaté, platinové, uhlíkové ultramikroelektrody a izolované ultramikroelektrody pro SPM měření a 3D tištěné elektrody na bázi kompozitů termoplastů a elektricky vodivých plniv (grafit, grafen, uhlíková čerň, uhlíkové nanotrubičky, měď).

Výšeuvedené metody slouží pro studium mechanizmů přenosu náboje včetně kinetických parametrů, elektrochemických transformací organických molekul, pro studium intramolekulárního přenosu elektronu a pro studium vztahu mezi strukturou, redoxními vlastnostmi a funkčností různých specificky navržených molekul. Tyto metody se dále využívají ke studiu adsorpčních vlastností, redukce a oxidace v průtokových systémech, pro analytické aplikace (senzory a biosenzory) a odstraňování znečišťujících látek ze životního prostředí.

2) Spektroelektrochemické metody:
In-situ kombinace elektrochemie s UV-VIS-NIR and FTIR spektroskopií k mechanistickým studiím molekulárních systémů ve vodném a nevodném prostředí, identifikace reakčních meziproduktů a produktů, určení kinetických parametrů a stability systémů.

3) metody pro charakterizaci struktury fázového rozhraní mezi elektrodou a elektrolytem: určení diferenciální kapacity fázového rozhraní, STM and AFM zobrazování fázového rozhraní při kontrolovaném potenciálu pracovní elektrody, měření síly, vodivosti a termosíly, měření hmotnosti pomocí křemenných mikrovážek, studie modifikovaných elektrod a vývoj senzorů.

4) metody pro studium přenosu náboje v samouspořádaných strukturách a v jednotlivých molekulách: měření voltampérové charakteristiky při různých teplotách, tunelovací spektroskopie, metody přerušování molekulových spojení (STMBJ a MCBJ) pro měření vodivosti jednotlivých molekul. Tyto metody jsou vhodné pro charakterizaci modifikovaných elektrodových materiálů, mechanistických studií povrchů a pro studium odezvy jediné molekuly z hlediska vývoje molekulární elektroniky.

5) kvantově-chemické výpočty energií, optimalizovaných geometrií, UV-VIS a IČ spekter, výpočet hustoty stavů, transmisních funkcí a vodivostí jednotlivých molekul.