Chemie Diplomarbeit / Fakultät für Chemie und Pharmazie ...

Modifikation und Charakterisierung von Mikroelektrodenstrukturen zur Optimierung der kapazitiven Kommunikation mit Nervenfasern
4. der Widerstand, den eine aus der Elektrode definierter geometrischer Größe
ausgetretene Ladung im Elektrolyten erfährt spreading ( resistance).
Elektrolyt/Elektroden-Grenzfläche
C
DS
Parasitäre Elemente auf der Mikroelektrodenstruktur
R
M
R
E
R
Dt
Z
W
zum verarbeitenden
Schaltkreis (Verstärker)
Z
P
C C C
P K S
R Dicht
R E
C
R
Ds
Ds
R
M
C Streu
R
V
C V
Referenzelektrode
Abbildung 12: Erweiterter Ersatzschaltkreis nach ROBINSON 30 (1968, unten) und in seine Anteile zerlegt nach
KOVACS 31 (1995, oben): links liegt der Elektrolyt und das Neuron (nicht gezeigt), rechts die
Meßdatenerfassungseinheit bzw. der Computer (beide nicht gezeigt), die/der über die angedeutete
Verstärkereinheit die Signale auswertet. R E : Elektrolytwiderstand oder auch Ausbreitungswiderstand, dessen
Wert sich durch Integration über die Serienwiderstände der einzelnen Elektrolytschichten, deren
Zusammensetzung nicht gleich sein muß, berechnet; C Ds : Doppelschichtkapazität des aus der Elektrode und der
angrenzenden Wasser- und Ionenschicht gebildeten „Kondensators“; R Ds : Doppelschichtwiderstand, den eine
Ladung beim Austritt aus der Elektrode in den Elektrolyten erfährt. Dieser Widerstand setzt sich bei genauerer
Betrachtung aus folgenden Elementen zusammen: R Dt : Durchtrittswiderstand, den eine Ladung beim Austritt aus
einer Elektrode mit einer ideal glatten Oberfläche in den Elektrolyten erfährt. Für ein ideales, nichtpolarisierbares
Grenzflächensystem sollte sein Wert gegen null streben; Z P : aus der Porosität einer realen
Elektrodenoberfläche resultierende Impedanz; Z W : WARBURG-Impedanz: Wechselstromwiderstand, der aus an
der Elektrode ablaufenden, diffusionskontrollierten Redox-Prozessen resultiert; R M : Widerstand des metallischen
Leiters, also des Elektrodenmaterials an sich; C Streu : Allgemeine Streukapazität, die sich aus folgenden Anteilen
zusammensetzen kann: C P : Passivierungs-Streukapazität zwischen Elektrodenableitungen und dem Elektrolyten
über das Isolationsmaterial (Passivierung) als Dielektrikum; C K : Kopplungs-Streukapazität zwischen den
einzelnen Elektrodenableitungen über das zwischen ihnen liegende Substrat; C S : Substrat-Streukapazität aus
Elektrodenableitungen und dem darunterliegenden Substrat. R Dicht : Widerstand zwischen Elektrode und
Gegenelektrode, der sehr hoch sein sollte, da es ansonsten bei der Stimulation zu immensen Leckströmen an der
Zelle vorbei zur Gegenelektrode kommen wird. Der Dichtwiderstand wird in erster Linie dadurch bestimmt, wie
gut der Zellkörper die Elektrode gegen den Elektrolyten abdichtet; R V : Widerstand des Verstärkers; C V :
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