原子力显微镜：太阳能燃料研究中光辅助与操作中原位技术的新进展

Yu, W., Fu, HJ., Mueller, T., Brunschwig, BS., Lewis, NS.
J Chem Phys

Abstract

集成光电化学器件依靠组件间的协同效应，高效地将太阳能转化为可持续燃料。组件及其界面的微纳尺度特性常控制着器件的关键过程，如电荷载流子产生、电子与离子传输、表面电势及电催化反应。理解这些组件的空间特性与构效关系，可为设计可扩展的高效太阳能燃料组件与系统提供重要依据。基于原子力显微镜（AFM）的新兴扫描探针技术，能够以纳米级空间分辨率对这些过程进行原位或非原位探测。本文展望了AFM技术在太阳能燃料研究中的最新进展，重点综述以下领域：(1) 稳态与动态光诱导表面光电压测量；(2) 解析电荷载流子异质性与结区能量学的纳米电导测量；(3) 液相环境中形貌演变、表面电化学势、电流与光电压的操作中原位研究。未来研究方向包括：(1) AFM测量中环境条件的精确控制；(2) 电极腐蚀与形貌演变的原位可视化；(3) 实现局部催化活性与光诱导电流/电势纳米级映射的操作中AFM技术。

DOI: 10.1063/5.0009858