Chemie Diplomarbeit / Fakultät für Chemie und Pharmazie ...

NH4 7,610 10 -4
ClO 4 7,050 10 -4
Na 5,193 10 -4
HCO 3 4,610 10 -4
Li 4,010 10 -4
Die Zeitkonstanten beider Ladungsträgersysteme liegen ebenfalls um mehrere
Größenordnungen auseinander: Elektronen in elektrischen Schaltkreisen vermögen Signale
mit einer Frequenz von bis zu mehreren hundert Megahertz zu übertragen, Elektroden/Ionen-
Grenzflächensysteme arbeiten dagegen nur in einem Frequenzbereich von bis zu zehn
Kilohertz noch zuverlässig.
Sind die Spannungsamplituden über der betrachteten Grenzfläche klein, so treten in erster
Linie kapazitive Feldeffekte ohne Ladungsübertritt auf (Nervensignal-Aufnahme und im
günstigen Fall auch Stimulation: small-signal operation: die Elektroden verhalten sich in
diesem Modus in der Regel als Netzwerk linearer Schaltkreiselemente); kommt es zu einem
Ladungsübertritt an der Grenzfläche Elektrode/Elektrolyt, fließen also signifikante Ströme
über diese Grenzfläche, dominieren resistive und/oder nichtlineare Effekte (nur bei der
Stimulation von Bedeutung: large-signal operation). Kapazitiv gekoppelte Elektroden werden
z.B. von FROMMHERTZ ET AL. eingesetzt, bei denen die Signale an MOSFET-Strukturen direkt
von den Neuronen, die als Basis der FETs fungieren, ausgelesen werden können.
Wie aus Abbildung 12 hervorgeht, müssen im Ersatzschaltkreis folgende Elemente enthalten
sein:
1. die Doppelschichtkapazität der Elektroden/Elektrolyt-Grenzschicht,
2. der Durchtrittswiderstand der Ladungen aus der Elektrode in den Elektrolyten unter
Beachtung der Polarisierbarkeit der Elektrode,
3. Elemente, die die diffusionskontrollierten Prozesse (WARBURG-Impedanz)
berücksichtigen und
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