Investigation of diffusion processes and surface reactions using scanning electrochemical microscopy
Panel
Chemistry 1
Department or equivalent
Department of Chemistry and Physical Chemistry (University of Pécs)
Participants
Csóka, Balázs Nagyné dr. Zengo, Lívia
Starting date
2005-01-01
Closing date
2009-12-31
Funding (in million HUF)
8.686
FTE (full time equivalent)
1.98
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Diffúziós folyamatokat és felületi jelenségeket vizsgáltunk elektrokémiai módszerekkel különböző közegekben. Alkalmaztuk az általuk kidolgozott, az „elektrokémiai repülési idő” nyomonkövetésén alapuló diffúzió állandó mérés egy újszerű változatát. A módszer a pásztázó elektrokémiai mikroszkóp speciális képességén alapul. Segítségével egyszerű eljárást követve viszonylag pontos adat nyerhető anyagok különböző közegekben mutatkozó diffúziós koefficienséről. Vizes oldatokban, gélekben, szuszpenziókból képződött üledékekben, ion folyadékokban mértük különböző anyagok diffúziós koefficiensét. A kapott eredményeket összehasonlítottuk más elektrokémiai módszer alkalmazásával kapott adatokkal. Az új módszer előnyös voltát elektrokémiailag komplikált reakciót modellként választva igazoltuk. A munka során új elektrokémiai mikroszkópot építettünk, új mérőcellát, injektor készüléket állítottunk össze.
A voltammertiás koncentrációmérés olyan esetekben ad megbízható eredményt, amikor a kalibráló oldatokban és az analizálandó közegben azonos a mérendő komponens diffúzió állandója. Ez a feltétel sok esetben, így például in vivo mérések során nehezen teljesíthető. Az ilyen esetben végzett koncentráció mérés megbízhatóságának növelését lehetővé tévő megoldások vizsgálatára kísérleteket végeztünk.
Kidolgoztuk a diffúzió réteg feltöltődését lehetővé tevő periodikusan megszakított amperometriás módszert, ezzel egyes enzim elektródos mérések érzékenységét jelentősen sikerült megnövelnünk.
Results in English
Diffusion transport processes and concentration profiles resulted by surface reactions were investigated using electrochemical methods. A new variety of the electrochemical time of flight method developed in our work has been used. It takes advantage on the special capability of the scanning electrochemical microscopy (SECM). This technically simple procedure can result in relatively accurate data about diffusion character of different species in different media. Measurements were done with different species in different media like aqueous solutions, gels, ionic liquids and sediments obtained from suspensions. The data obtained were compared with data measured with other electrochemical methods. The advantage of the new method has been verified selecting electrochemically complicated model reaction. In the work a new SECM, a new injector have been constructed, and new cell and electrodes were made and tested.
The voltammetric concentration measurements are accurate only when the diffusion coefficient of the measured species is identical in the calibrating solutions and in samples. This is not always true. The diffusion coefficient in living tissues can considerable differ from that of in aqueous calibrating standards. In our work efforts were done for increasing the accuracy of voltammetric concentration measurements.
A measuring method, the periodically interrupted amperometry (PIA) has been worked out. It allowing time for reloading the diffusion layer could increase dramatically the sensitivity of certain enzyme electrode measurements.
A. Takátsy, B. Csóka, L.Nagy, G. Nagy: Periodically interrupted amperometry at membrane coated electrodes, Talanta, 69 (2006) 281-285, 2006
L. Nagy, G. Gyetvai, G. Nagy, L. Kollár: Electrochemical behavior of ferrocene in ionic liquid media, J. Biochem. Biophys. Methods 69 (2006) 121–132,, 2006
Livia Nagy, Nikoletta Kálmán, Géza Nagy: Periodically interrupted amperometry. A way of improving analytical performance of, J. Biochem. Biophys. Methods 69 (2006) 133–141,, 2006
L. Nagy, G. Nagy: Spectroscopic confirmation of electrocatalytic behavior of amperometric carbohydrate detection of copper electrode, Microchemical Journal 84 (2006) 70-74, (IF: 1.806), 2006
L. Nagy, G. Nagy: Electrochemical Sensors Developed for Gathering Microscale Chemical Information, Analitical Letters, 40 (2007) 3-38, 2007
G. Gyetvai, S. Sundblom, L. Nagy, A. Ivaska, G. Nagy: Solid Contact Micropipette Ion Selective Electrode for Potentiometric SECM, Electroanalysis18 (2007) 116-1122,, 2007
B. Takács, M. Csoknya, R. Gábriel , G. Nagy: Correlative morphometric and electrochemical measurements of serotonin content in earthworm muscles, J. Biochem. Biophys. Methods, 70 (2007) 713-720,, 2007
M. Tamasko, L. Nagy, E. Mikolas, G. Molnar, I. Wittmann, G. Nagy: An approach to in situ detection of hidrogen peroxide: application of a commercial, Physiol. Meas. 28 (2007) 1533-1542 (IF: 1.43), 2007
Lívia Nagy, Gergely Gyetvai, Géza Nagy: Determination of the Diffusion Coefficient of Monosaccharides with Scanning Electrochemical Microscopy (SECM), Electroanalysis 21 (2009), 542-549 (IF 2007 2.94), 2009
Takács Boglárka, Csoknya Mária, Gábriel Róbert, Nagy Géza: Összehasonlító morfológiai és elektrokémiai vizsgálatok földigiliszták izomzatának szerotoninerg beidegzésében, Műszaki szemle 39-40 (2007) 73-77, 2007
G. Gyetvai, S. Sundblom, L.Nagy, A. Ivaska, G. Nagy: Szilárd érintkezésű ion szelektív mikropipetta elektród a potenciometriás pásztázó elektrokémiai mikroszkópiában, Műszaki Kémiai Napok 07, Veszprém április 25-27, proceeding 319-322 oldal, 2007
