تکنیک نوین طیف سنجی انکساری برای کاوش در زمینه فعل و انفعالات الکترولیت- الکترود

یکی از مهم ترین موضوعاتی که باید در فناوری باتری ها به آن توجه کرد، فرآیند دقیق فیزیکی و شیمیایی است که در فعل و انفعالاتِ مربوط به الکترولیت- الکترود رخ می دهد. ولی درک میکروسکوپیکِ این فرآیندها به علت نبودن تکنیک های مناسب برای جستجو، محدودیت زیادی دارد. در متد های جدید، از پودر گرافِن و پرتوی فرو سرخ برای بررسی فعل و انفعالاتِ پنهان استفاده می کنند.

بیشتر واکنش های الکتروشیمایی در باتری، در فعل و انفعالاتِ الکترولیت- الکترود رخ می دهد و این نکته مهمی است که بدانیم با تنظیم کردن ولتاژ الکترود، چگونه می توان فرآیندهای شیمایی وابسته به میدان را تحریک کرد. این موضوع نیاز به آن دارد که بین رفتار میکروسکوپیک مولکول که در هنگام فعل و انفعالات رخ می دهد (مانند جذب فیزیکی) و واکنش الکتروشیمایی از سوی محلول حجیم الکترولیت، تمایز قائل شویم. در متد های اخیر از الکترودهای گرافِنِ پودر مانند استفاده می شود.

انتقال و شکل دادن هندسیِ گرافن در جهت کاربردهای الکترونیکی و نوری بسیار مهم است.  گرافن یک انتخاب جذاب برای الکترود است که در جهت مطالعات مربوط به اینترفیس الکترولیت- الکترود می باشد، چون پایدار است و در برابر نور فرو سرخ شفافیت دارد و نیز کاربردهایی در زمینه اَبَرخازن ها، باتری ها، پیل های خورشیدی و نمایشگرها دارا می باشد.

در طیف سنجی انکساری نوین، از تابش فروسرخ پلاریزه برای الکترود ساخته شده از گرافن به کار می رود که به گونه ای سیستماتیک، به دانه های بسیار ریزِ گرافن تبدیل می شود. یک الکترود پلاتین و یک الکترولیت مرطوب، پیل الکتروشیماییی را تشکیل می دهند. انواع مولکول درون پیل به گرافن ملحق می شوند و از این رو، مشخصه شکست پودر را تحت تأثیر قرار می دهند.

برای بررسی گونه های مولکولی در اینترفیس الکترولیت- گرافن، به جای سیگنال انتقالی و یا بازتاب، شکست مرحله اول مربوط به پودر گرافن را اندازه گیری می شود.

این بدان معنی است که هر گونه شکست اندازه گیری شده، از ارتعاشات مربوط به مولکول ها ریشه می گیرد که در لایه دوتایی الکتریکی تحریک شده با گرافن می باشد. کنتراست نسبی، در مقایسه با طیف سنجی جذبی مرسوم، 50 بار افزایش یافته است و می توان با حساسیت تک لایه ای فرعی، آن را آشکار کرد.

فراتر از رنج ارتعاشی مربوط به گروه متیل که در گزارش آمده است، انبوهی از سایر فرآیندهای شیمیایی نیز جالب وجود دارند و طی آنها مولکول هایی به کار گرفته می شوند که ارتعاش آنها در رنج فرو سرخ قرار دارد.