Preparación, Caracterización y Aplicaciones de Micropipetas Ultramicroelectrodos para su Utilización en Microscopía Electroquímica de Barrido

J.L. FERNÁNDEZ; D.A. WALSH; J. MAUZEROLL; A.J. BARD

Termas de Río Hondo, Santiago del Estero, Argentina

Congreso; XIV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2005

Asociacion Argentina de Investigaciones Fisicoquimicas

Se describe la construcción de micro-pipetas con funcionalidad de ultramicroelectrodos (UME) para su aplicación como puntas (o tips) con capacidad dispensadora en Microscopía Electroquímica de Barrido (SECM). Un capilar de vidrio borosilicato es estirado para formar una micro-pipeta de ~ 1 µm de diámetro interno.  Esta micropipeta es recubierta con una capa de oro de 200 nm de espesor, mediante evaporación en vacío y luego cubierta con una capa aislante de pintura electroforética (~ 300 nm de espesor) depositada electroquímicamente. Este recubrimiento aislante se contrae ante un tratamiento térmico, exponiendo un anillo de oro que rodea la apertura de la micropipeta, de ~ 2 µm de diámetro externo según caracterización mediante SEM. El electrodo anillo obtenido es un UME con un comportamiento electroquímico (voltamperometría cíclica, curvas de aproximación SECM) perfectamente definido y contrastable con la teoría desarrollada para UMEs con geometría de anillos. Así, mediante el análisis del voltamograma y de curvas de aproximación en modo feedback positivo y negativo, es posible determinar en forma precisa las dimensiones de estos electrodos. Asimismo, estos tips pueden ser posicionados a pocos micrones de otra superficie y utilizarlos para estudiar la reactividad localizada de la superficie frente a variadas reacciones aprovechando su capacidad dispensadora de pequeños volúmenes de reactivos (hasta 1 pL). En este trabajo se demuestra que es posible efectuar experimentos estáticos de generación-colección, útiles para detectar productos de reacción localizados de una manera equivalente al electrodo rotante de disco-anillo. La solución de reactivo, inicialmente contenida en la pipeta, es dispensada controladamente sobre la región del sustrato inmediatamente debajo del tip. En forma demostrativa, se estudiaron reacciones simples como oxidación de ferroceno y reducción de ferricianuro de potasio sobre platino y carbón vítreo, demostrándose la capacidad del anillo de detectar electroquímicamente los productos de reacción. También se demuestra su uso en sistemas de mayor interés, como es la detección de peróxido de hidrógeno como producto de la electroreducción de oxígeno. Se analizó también la capacidad de estos tips para obtener imágenes de reactividad con la simultánea detección de productos de reacción. Efectuando un barrido del tip sobre una superficie heterogénea utilizando un instrumento SECM, es posible obtener imágenes de reactividad-productos de reacción de la reducción de ferricianuro de potasio sobre un disco de platino. También se obtuvieron imágenes de reactividad de spots de Pt para la descomposición de peróxido de hidrógeno utilizando el feedback del oxígeno generado. Finalmente, se demuestra la utilidad de este modo de operación para obtener imágenes de reactividad de microelectrodos soportados frente a reacciones de electro-reducción de oxígeno y oxidación de metanol.