電極触媒ナノ材料：トポグラフィーと反応性のマッピング

さまざまな走査型プローブ技術を一体化した走査型電気化学顕微鏡法によって、電極触媒ナノ材料の電気化学的反応性とトポグラフィーの特徴が同時に得られる。しかし、プローブの再現性とティップの応答の安定性は、まだ困難な課題である。今回、Kangたちは、ナノピペット・プローブを備えた走査型イオンコンダクタンス顕微鏡法（SCIM）を用いて、カーボンファイバー担体上の金ナノ粒子（AuNP）集団での窒化ボロンの電極触媒酸化について、高精度かつ高分解能のティップ電流測定をアルカリ媒体中で行ったことを報告している。

Kangたちは、電気化学的反応時の水酸化物イオンの欠乏と水の放出に起因する、ナノ粒子周囲のイオン組成の変化をプローブすることによって、ナノ粒子の電極触媒活性を調べている。その結果、基板の反応に対するSCIMの感度は、正バイアスでより高くなり、要求される分解能を実現するには、ティップが反応フラックスを妨げないようにしながら、基板とティップの距離を最適化する必要があることが分かった。自己参照ホッピングモードプロトコルを用いるとともに、基板の電位を注意深く制御することによって、単一ナノ粒子のトポグラフィーと電気化学的活性が、プローブのサイズに応じて、高い精度と30 nmの分解能でマッピングされる。さらに著者たちは、ナノ粒子上のイオンフラックスが、AuNPと基板の狭いギャップにおけるイオンフラックスとは異なっていることを報告しており、有限要素法シミュレーションでこの結果を詳しく説明している。