4. Імпедансна спектроскопія.

В останні двадцять років затребуваність імпедансної спектроскопії (ІС) як методу вивчення процесів і властивостей у фундаментальних і прикладних дослідженьях надзвичайно зросла. Його застосовують як інформативного робочого інструмента в різних областях електрохімії, фізики, науках про матеріали. З одного боку, це обумовлено зрослим рівнем технічного і програмного забезпечення методу, що скорочує тимчасові витрати на отримання та обробку експериментальних даних. З іншого боку, зараз розроблені та науково обгрунтовані підходи, що дозволяють получити унікальну інформацію як про властивості досліджуваної системи, так і про механізм процесів, що протікають в ній. Зокрема, ІС застосовується для дослідження кордону розділу металевий, металооксидних або напівпровідниковий електрод / електроліт, діелектричних і транспортних властивостей матеріалів, встановлення механізму електро хімічних реакцій, дослідження властивостей пористих електродів, пасивних поверхностей і паливних елементів, оцінки стану електрохімічних батарей і суцільностіполімерних покриттів [10, 13-16, 18-20, 22, 24-30, 33]. Суть методу ІС полягає в подачі обурює синусоїдального сигналу малої амплітуди на досліджувану систему та вивченні викликаного ним сигналу-відгуку на виході [9]. Якщо як впливаюющего імпульсу на вході використовувати напругу, що накладаються на систему, а сигнал на виході фіксувати як струм, що протікає через систему.

Амплітуда, відповідно, напруги і струму, кругова частота, θ - фазовий зрушення, то імпеданс Оскільки відгук системи обумовлений сукупністю багатьох факторів, то дуже позалізні виявляється уявлення імпедансних даних в різних координатах, щоб виділити цікавлять дослідника деталі. Для повного розуміння процесів, пропротікають під впливом електричного поля, комплексні імпедансні дані посани бути проаналізовані на рівні комплексних величин імпедансу, діелектричної проникності і електричного модуля

Можливості методу визначаються сукупністю наступних переваг: 1) чинейность методики передбачає інтерпретацію результатів у термінах теорії лінійноїних систем, 2) виміряний у досить широкій частотній області імпеданс (або адміттанс) містить всю інформацію, яка може бути отримана з використаннямем різних постояннотокових методів; 3) експериментальна ефективність (об'єкем отриманої інформації в порівнянні з витратами на експеримент) дуже висока; 4) достовірність даних легко перевіряється з використанням методів інтегрального перетворення (співвідношення Крамерса-Кроніга), які не залежать від досліджуваних фізичних процесів.

Теорія лінійних систем накладає на об'єкт дослідження чотири важливих обмеженняня: 1) відгук системи повинен описуватися лінійними формулами, і таким чином повинен дотримуватися принцип суперпозиції; 2) система повинна бути стабільна, тобто при видаленні обурення повинна повернутися в первісний стан, 3) система повинна бути причинна, тобто не повинна давати відгук до накладення обурює сигналу; 4) імпеданс повинен бути кінцевим (фізичні системи не можуть містити особливості в розвитку їх властивостей).

У всіх областях науки експериментальні дані (отримані методом ІС - не исключення) інтерпретуються в термінах «моделей», незважаючи на те що модель є нашим сприйняттям реальності. Оскільки сприйняття людини, як правило, не є пося повним, то всі моделі певною мірою обмежені. Моделі, що використовуються для інтерпретації імпедансних даних, поділяються на аналогові і фізичні. Аналогоші моделі майже завжди мають форму електричних еквівалентних схем і не здатні описати фізико-хімічні властивості системи, а тільки відтворюють їх схематично.

Фізичні моделі, навпаки, націлені не тільки на відтворення самого феномена, а й на пояснення механізму процесів, що відбуваються на межі розділу в термінах діючих фізико-хімічних концепцій. Оскільки завданням дослідника, викорисзующей ІС, є вивчення механізму переносу заряду, то просте застосування анавої моделі не дозволяє провести повний аналіз експериментальних даних [30]. У даній роботі представлені деякі наукові результати, отримані в Інституті хімії ДВО РАН з використанням методу імпедансної спектроскопії при дослідженні процесів перенесення зарядів в різних електрохімічних і фізичних системах.