Chemie Diplomarbeit / Fakultät für Chemie und Pharmazie ...

Modifikation und Charakterisierung von Mikroelektrodenstrukturen zur Optimierung der kapazitiven Kommunikation mit Nervenfasern
Oberfläche gebildete Oxidschicht weiter in den Metalldraht hinein, die während des Reduktionsvorgangs nicht
mehr ganz zum Metall reduziert werden kann. Über die gebildete Oxidschicht mit ihrer größeren
Austauschstromdichte gegenüber dem reinen Iridium können damit in jedem folgenden Zyklus höhere
Oxidationsströme zur parallel verlaufenden Sauerstoffbildung in den Elektrolyten abfließen. Eine alternative
Erklärung des Strom/Spannungsverlaufs ist denkbar und wird im Text diskutiert.
Folgende Erklärungen sind denkbar: Zum einen könnte sich eine Iridiumoxidschicht bilden,
die ein größeres Ladungsabgabevermögen (charge delivery capacity oder reversible charge
injection limit) als reines Iridium hat, wie es der Literatur auch zu entnehmen ist. D.h. über
eine Iridiumoxid/Elektrolyt-Grenzschicht lassen sich mehr Ladungen pro geometrischer
Elektrodenfläche übertragen als über eine Iridium/Elektrolyt-Grenzschicht. Je dicker die
Oxidschicht also wird, desto mehr Ladung kann an ihrer Grenzschicht auch pro geometrischer
Elektrodenoberfläche übertragen werden. Das Ladungsabgabevermögen berechnet sich aus
der Fläche unter dem Oxidationsstrom, geteilt durch die geometrische Oberfläche der
Elektrode, und wird in mC/cm 2 angegeben. (Es ist bei der Berechnung zu berücksichtigen, daß
die Spannungsachse proportional zum Zeitraum ist, über den die Oxidationsspannung
angelegt wird. Da man die Spannungsanstiegsrate (scan rate) vorgibt, muß zur Berechnung
des Ladungsabgabevermögens nur die Spannungsachse in eine Zeitachse umgerechnet
werden; damit ergibt sich dann die Einheit mAs/cm 2 =mC/cm 2 =Fläche unter der
Kurve/geometrische Oberfläche der Elektrode.) Das Anwachsen des Stromes wäre also ein
Indiz für die Zunahme der Oxidschichtdicke. Das hieße, daß sich während des
Oxidationsschrittes mehr Oxid bildet, als während des Reduktionsschrittes wieder reduziert
werden kann, es sich also um einen nicht vollständig reversiblen Vorgang handelt. Dies ist die
gängige, in der Literatur zitierte Meinung. Allerdings scheint der Reduktionsstrom in
gleichem Maße wie der Oxidationsstrom anzuwachsen, was nicht der Fall wäre, wenn die
Reduktion im Vergleich zur Oxidation unvollständig abliefe. Es ist bekannt, daß Iridiumoxid
eine geringere Dichte als reines Iridium hat, sich bei dessen Bildung also automatisch die
Oberfläche vergrößert, d.h. sich die makroskopische Packungsstruktur an der Oberfläche
während der Oxidation verändert. Denkbar wäre also alternativ, daß sich bei der Reduktion
nicht mehr die ursprüngliche Oberflächenstuktur zurückbildet, zumal sich der bei der
Oxidation bildende Sauerstoff als kleine Gasblasen in die Oxidschicht einlagern kann und
damit rein mechanisch die Zunahme der ursprünglichen makroskopischen Dichte des Iridiums
verhindert. Eine reine Vergrößerung der Oberfläche führte in gewissen Grenzen allein auch zu
einer Erhöhung der Anzahl der an der Grenzschicht austauschbaren Ladungen. Es läßt sich an
der Stromliniendichte erkennen, daß der Strom bis zum 1500sten Zyklus anwächst, danach
aber ein Plateauverhalten zeigt, d.h. bei einem bestimmten Redoxmuster stagniert. Dies wiese
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