อิเล็กโทรดที่ดัดแปลงทางเคมีคือตัวนำไฟฟ้าที่มีพื้นผิวที่ดัดแปลงเพื่อการทำงานทางเคมีไฟฟ้า ที่แตกต่างกัน อิเล็กโทรด ที่ดัดแปลงทางเคมี สร้างขึ้นโดยใช้วิธีการขั้นสูงสำหรับระบบอิเล็กโทรดโดยการเพิ่มฟิล์มบางหรือชั้นของสารเคมีบางชนิดเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของตัวนำตามฟังก์ชันเป้าหมาย^{[ 1 ]}

ที่อิเล็กโทรดที่ดัดแปลงสารออกซิเดชัน-รีดักชัน จะทำให้เกิด ปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาทางไฟฟ้าโดยการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากอิเล็กโทรดไปยังสารตั้งต้นหรือสารตั้งต้น ของปฏิกิริยา ^{[ 2 ]}

การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอิเล็กโทรดเป็นหนึ่งในหัวข้อวิจัยที่ได้รับความสนใจมากที่สุดในสาขาเคมีไฟฟ้าตั้งแต่ปี พ.ศ. 2522 โดยช่วยให้สามารถควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กโทรดกับสิ่งแวดล้อมได้^{[ 1 ]}

อิเล็กโทรดที่ดัดแปลงทางเคมี นั้น แตกต่างจากอิเล็กโทรดประเภทอื่น ๆ เนื่องจากมีชั้นโมโนเลเยอร์ระดับ โมเลกุลหรือ ชั้นฟิล์มที่มีความหนาระดับไมโครเมตรซึ่งทำจากสารเคมีบางชนิด (ขึ้นอยู่กับหน้าที่ของอิเล็กโทรด) ฟิล์มบาง ๆ นี้เคลือบอยู่บนพื้นผิวของอิเล็กโทรด ผลลัพธ์ที่ได้คืออิเล็กโทรดที่ดัดแปลงซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีใหม่พิเศษในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพเคมี ไฟฟ้าเคมี แสง ไฟฟ้า การขนส่ง และคุณสมบัติที่มีประโยชน์อื่น ๆ^{[ 3 ]}

อิเล็กโทรดที่ดัดแปลงทางเคมีและอิเล็กโทรดโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับการขนส่งอิเล็กตรอน อย่างมาก ซึ่งเป็นคำทั่วไปสำหรับกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าที่ประจุขนส่งผ่านฟิล์มเคมีไปยังอิเล็กโทรด คำว่า "การครอบคลุม" ใช้เพื่อแสดงพื้นที่ที่ปรับให้เป็นมาตรฐานในหน่วยโมล/ตร.ม. ของไซต์เคมีชนิดเฉพาะในฟิล์มเคมีบาง ๆ บนพื้นผิวของอิเล็กโทรดที่ดัดแปลงทางเคมี^{[ 3 ]}

ความก้าวหน้าในสาขาวิทยาศาสตร์ไฟฟ้าเคมีมีความละเอียดถี่ถ้วนมากขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์ในสาขานี้พบว่าไม่มีการใช้พื้นผิวเปล่าๆ เพื่อทำการวิจัยต่อไป เหตุผลก็คือ การวิจัยที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กโทรดนั้นต้องการคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพบางอย่างที่ไม่มีอยู่ตามธรรมชาติในวัสดุที่ใช้เป็นตัวนำไฟฟ้า เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว พวกเขาจึงใช้การดัดแปลงทางเคมีเพื่อปรับแต่งวัสดุที่ใช้ อะตอม โมเลกุล และอนุภาคนาโนจะถูกยึดติดกับพื้นผิวของวัสดุเพื่อปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และโครงสร้าง ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงการทำงาน ของ วัสดุ^{[ 1 ]}

ในระยะแรก อิเล็กโทรดที่ได้รับการดัดแปลงทางเคมีถูกนำไปใช้เฉพาะในเทคโนโลยีที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานในตอนแรกเท่านั้น (การปรับแต่งพื้นผิวสำหรับการวิเคราะห์ทางเคมีไฟฟ้า) ต่อมา อิเล็กโทรดที่ได้รับการดัดแปลงทางเคมีได้กลายเป็นหนทางที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงประสิทธิภาพของอิเล็กโทรด การดัดแปลงอิเล็กโทรดช่วยอำนวยความสะดวกในกระบวนการต่อไปนี้ใน เคมีวิเคราะห์ ทางไฟฟ้า :

• การให้ความสามารถในการเลือกของอิเล็กโทรด
• ต้านทานการเกาะ ติด
• การรวมกลุ่มของสายพันธุ์
• การปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าเคมี
• การจำกัดการเข้าถึงของสารรบกวนในตัวอย่างที่ซับซ้อน

นอกจากนี้ยังเป็นเส้นทางสำหรับการใช้งานอื่นๆ ด้วย เช่น:

• การวิจัยเกี่ยวกับการแปลงพลังงาน
• การวิจัยปรากฏการณ์ที่มีอิทธิพลต่อกระบวนการทางเคมีไฟฟ้า
• การจัดเก็บและการป้องกันการกัดกร่อน
• การพัฒนาอิเล็กทรอนิกส์ระดับโมเลกุล
• การพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กโทรโครมิก

^{[ 1 ]}

สาขาการวิจัยที่ใช้อิเล็กโทรดที่ดัดแปลงทางเคมี ได้แก่:

การตรวจสอบทางเคมีไฟฟ้าขั้นพื้นฐาน

การถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์

ไฟฟ้าสถิตบนพื้นผิวอิเล็กโทรด

ประจุไฟฟ้าที่หยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่ช้า

การขนส่งอิเล็กตรอนและการขนส่งไอออนของพอลิเมอร์

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจากสปีชีส์หรืออะตอมหนึ่งไปยังอีกสปีชีส์หรืออะตอมหนึ่ง โดยเน้นเป็นพิเศษที่พอลิเมอร์

การออกแบบระบบและอุปกรณ์ทางเคมีไฟฟ้า

การสร้างระบบและอุปกรณ์ที่ใช้อิเล็กโทรดที่ได้รับการดัดแปลงทางเคมี โดยมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดทั้งหมดของระบบหรืออุปกรณ์นั้นๆ

^{[ 3 ]}

สามารถปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอิเล็กโทรดได้ด้วยวิธีต่อไปนี้:

(1) การดูดซับ ( เคมีดูดซับ )

วิธีการที่ใช้แรงวาเลนซ์ชนิดเดียวกันกับการก่อตัวของสารประกอบทางเคมี โดยที่ฟิล์มจะถูกดูดซับอย่างแน่นหนาหรือถูกดูดซับทางเคมีบนพื้นผิวของอิเล็กโทรด ทำให้เกิดการปกคลุมแบบชั้นเดียว แนวทางนี้เกี่ยวข้องกับชั้นโมโนเลเยอร์ที่ประกอบตัวเอง (SAMs) ที่เชื่อมต่อกับพื้นผิว โดยที่โมเลกุลจะถูกดูดซับทางเคมีไปยังพื้นผิวของอิเล็กโทรดโดยธรรมชาติ ส่งผลให้เกิดโครงสร้างซูเปอร์แลตติซ ขนาดเล็ก ของชั้นต่างๆ ที่เกิดขึ้นบนนั้น^{[ 3 ]}

(2) พันธะโคเวเลนต์

วิธีการที่ใช้สารเคมีเพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ระหว่างชั้นโมโนโมเลกุลหนึ่งชั้นหรือมากกว่าของตัวปรับแต่งทางเคมีกับพื้นผิวอิเล็กโทรด สารเคมีที่ใช้กันทั่วไปในวิธีนี้ ได้แก่ออร์กาโนซิเลนและไซยานูริกคลอไรด์^{[ 3 ] [ 4 ]}

(3) การเคลือบฟิล์มโพลีเมอร์

วิธีการที่ใช้สิ่งใดสิ่งหนึ่งต่อไปนี้ในการยึดฟิล์มพอลิเมอร์นำไฟฟ้าและไม่นำไฟฟ้าไว้บนพื้นผิวอิเล็กโทรด:

• การดูดซับทางเคมีและความสามารถในการละลายต่ำในสารละลายที่สัมผัสกัน
• การยึดตรึงทางกายภาพในอิเล็กโทรดที่มีรูพรุน

วิธีนี้รวมถึงการกำจัดสารเคมี (สารตั้งต้น) ออกจากโมโนเลเยอร์ที่ประกอบตัวเองเพื่อให้สามารถดูดซับโมเลกุลบนพื้นผิวอิเล็กโทรดได้โดยไม่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างสารตั้งต้นเดิม ฟิล์มพอลิเมอร์อาจเป็นสารอินทรีย์สารประกอบอินทรีย์โลหะหรือสารอนินทรีย์และอาจมีสารปรับแต่ง ทางเคมี หรือมีสารเคมีเพิ่มเข้าไปในพอลิเมอร์ในกระบวนการภายหลัง^{[ 3 ] [ 4 ]}

(4) คอมโพสิต

วิธีการที่มีตัวปรับแต่งทางเคมีผสมกับวัสดุเมทริกซ์อิเล็กโทรด ตัวอย่างของวิธีนี้คือการมีตัวกลาง การถ่ายโอนอิเล็กตรอน (ตัวปรับแต่งทางเคมี) ผสมกับอนุภาคคาร์บอนในอิเล็กโทรดคาร์บอนเพสต์ (เมทริกซ์อิเล็กโทรด) ^{[ 3 ]}

อิเล็กโทรดคาร์บอนเพสต์ คาร์บอนเพสต์แก้ว คาร์บอนแก้ว ฯลฯ เมื่อได้รับการดัดแปลงจะเรียกว่าอิเล็กโทรดที่ได้รับการดัดแปลงทางเคมี อิเล็กโทรดที่ได้รับการดัดแปลงทางเคมีถูกนำมาใช้สำหรับการวิเคราะห์สารอินทรีย์และอนินทรีย์^{[ 5 ]}