北京
图 1：干涉条纹图像，用于测量两点之间的间隔距离云母表面。不同的电解质可以被限制在这些表面之间，以确定如何离子大小、浓度和化学性质影响双电层的形成。这该图像的距离分辨率接近水分子的大小。
背景
Matthew Gebbie 博士和团队是一个界面科学和软材料实验室，专注于软材料中的分子相互作用力和自组装。 Gebbie 博士告诉我们更多信息：“我们正在研究的关键主题是离子自组装如何影响电子转移和离子传输。事实证明，这对于通过电池和电容器存储能量，以及考虑电化学反应(例如分解水产生氢气或将二氧化碳转化为 CO)都是一个关键问题。所有这些领域都涉及界面处的离子自组装。”
“在我们的研究中，我们使用干涉测量法和表面敏感光谱来尝试了解界面处发生的情况。我们还计划使用荧光显微镜方法来测量离子液体中的锂扩散系数，用于下一代电解质和电池。我们想知道锂离子如何在这些材料中移动，即使浓度非常低。”
图 2：暗场粒子追踪视频，说明了单粒子的类型跟踪开发过程中的测量，以评估离子中电场驱动的动力学液体。
挑战
Gebbie 博士正在使用一系列不同的显微镜和光谱技术来研究表面和材料，主要是干涉测量法、光谱法和高灵敏度荧光光谱法，类似于单分子成像方法。正如 Gebbie 博士解释的那样，每种技术都有其自身的挑战。
“对于干涉测量和光谱学来说，信号灵敏度是我们必须考虑的一个挑战。我们的灵敏度越高，我们可以获得的帧速率就越高。我们的目标是缩短采集时间，以便进行高帧速率干涉测量。”
“帧尺寸对于干涉测量也非常重要;我们需要能够在传感器的整个宽度上成像，以利用我们所有的衍射光栅及其产生的条纹分裂。两个相邻条纹之间的像素数量非常重要，因为对于干涉测量，我们的目标分辨率低至 3 埃 (Å)，这接近水分子的大小。”
“通过我们的荧光显微镜方法，我们需要高性能检测器，以便对我们看到的荧光位移充满信心。我们希望绘制离子液体中的锂迁移率图，而检测器对于了解我们可以检测到的锂浓度有多低至关重要。我们希望加入最少量的荧光团，并对光学位移保持高度敏感。”
[Prime 95B] 对我们来说是一款功能强大的独特仪器，我们不想处理 EMCCD，而借助 Prime 95B，我们可以在更高的帧速率下以更低的强度信号不断突破极限。——马修·盖比博士
解决方案
Prime 95B sCMOS 是灵敏度的终极答案，将 11 μm 大像素与近乎完美的 95% 峰值量子效率相结合。 Prime 95B 具有大型传感器和高帧率成像能力，是应对这些显微镜和光谱挑战的理想解决方案。
Gebbie 博士分享了他使用 Prime 95B 的经验，“我们有两台 Prime 95B，其中一台用于干涉测量的表面力系统，还计划进行原位光谱分析。另一台相机用于跟踪单个荧光粒子，观察动力学和电解质。95B 在我们使用荧光团研究锂扩散的研究中也发挥了重要作用。分辨率和灵敏度显然比我之前看到的 Prime 有了很大的进步。 95B，我们可以看到摩尔百分比的一小部分，我认为我们不会用更便宜、更传统的探测器取得成功，我非常确信我们可以在几个月内测量到比人们过去 15 年测量到的更多的锂扩散系数。”
“在表面力方面，Prime 95B 打开了在这些纳米限域电化学界面中原位尝试基于激光的光学光谱(如拉曼光谱或红外光谱)的大门。我们无法使用以前的探测器实现这一点，而从我们所看到的来看，95B 使这成为可能。这对我们来说是一个独特的强大仪器，因为我们不想处理像 EMCCD 这样的问题。有了 Prime 95B，我们可以不断突破极限，在越来越高的帧速率，这正是我们干涉测量和荧光映射所需要的。”
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