Characterizing and Manipulating by Local Electrochemical Techniques

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Karg, Andreas:
Characterizing and Manipulating by Local Electrochemical Techniques.
Bayreuth , 2024 . - VII, 151 S.
( Dissertation, 2023 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)
DOI: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00007401

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Abstract

Neue Herausforderungen für Energiespeicher und Batterien erfordern ein grundlegendes Verständnis der elektrochemischen Eigenschaften der einzelnen Komponenten. Während auf der makroskopischen Skala eine große Anzahl von Analysemethoden etabliert sind, sind auf der Mikro- und Nanoskala Methoden zur Untersuchung lokaler elektrochemischer Eigenschaften wenig verbreitet. Eine instrumentelle Technik, die es erlaubt, mit hoher Auflösung Oberflächen abzubilden und Objekte zu manipulieren, ist das Rasterkraftmikroskop (engl. atomic force microscope, AFM). Techniken, die AFM und Elektrochemie verbinden sind daher von hohem Interesse für die Energiespeicherentwicklung. Obwohl bereits einige Methoden existieren, die AFM und Elektrochemie kombinieren, gibt es erheblichen Raum für Verbesserung und Innovationen, insbesondere in den Bereichen direkter Kraftmessung und Integration bzw. Aufbau von Messzellen.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Kombination neuer elektrochemischer Methoden für die Analytik, die Manipulation zum kontrollierten Erstellen komplexer Strukturen, sowie die Anwendung dieser Methoden um Grenzflächenprozesse zu untersuchen.

Abstract in weiterer Sprache

New challenges in battery research demand a more fundamental understanding of electrochemical processes on a local scale that play a key role in various battery components. While several analytical techniques have been developed for macroscopic characterization, only a few methods allow to locally resolve the electrochemical behavior on a molecular level. One highly promising method for the measurement of local electrochemistry is the atomic force microscopy (AFM), which allows for high resolution imaging of various interfaces and manipulation of objects. While some combinations of the AFM technique with electrochemical methods already exist, there is still plenty of room for improvements of existing techniques and the development of new applications.
The aim of this work is the development of new electrochemical AFM methods for analytics and manipulation. This newly developed methods are used to study interfacial interactions between electrochemical active AFM-probes and different substrates.