Nanospaltelektroden als Werkzeug zur Erforschung von sich überlagernden elektrochemischen Doppelschichtbereichen und deren Anwendung in elektrochemischen Sensoren

• Antragsteller: Dr. Jochen Kieninger
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme ; Mikrosysteme
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547363313

Die elektrochemische Doppelschicht am Übergang vom Elektrolyten zur Elektrode spielt in nahezu allen elektrochemischen Anwendungen, beispielsweise in der Sensorik oder der Energiekonversion, eine zentrale Rolle. Gleichzeitig basiert unser Wissen auf traditionellen Messungen mit Quecksilberelektroden und modernen Interpretationen aufgrund von Modellierungen, ohne dies umfassend mit adäquater, elektrochemischer Messtechnik unterfüttern zu können. In diesem Vorhaben realisieren wir Nanospaltelektroden in der technologisch herausfordernden Anordnung als Parallelplattenkondensators mit einstellbaren Abständen im Bereich 10-50 nm und nutzen diese Strukturen, für elektrochemische Messungen im Bereich zwischen sich gerade berührenden und überlagernden Doppelschichtbereichen. Schlüssel zur Erzeugung der Nanospalte ist eine Opferschicht aus Kupfer, deren Dicke durch die Zyklenzahl in einer elektrochemischen Atomlagenabscheidung monolagenweise eingestellt werden kann. Mit diesen Elektroden erhalten wir einen direkten messtechnischen Zugang zu Grenzfällen, in denen die klassischen Doppelschichtmodelle zum Widerspruch geführt werden können. Wir erwarten, dass wir mit dem vorliegenden Vorhaben die Lücke zwischen traditioneller elektrochemischer Messtechnik und bislang nur modellhaft beschriebenen Situationen in der elektrochemischen Doppelschicht schließen können. Gleichzeitig können die entwickelten Werkzeuge für die elektrochemische Sensorik genutzt werden, insbesondere für Messungen in schwach leitfähigen Elektrolyten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen