journal article·2020Open access

Mapping the capacitance of self-assembled monolayers at metal/electrolyte interfaces at the nanoscale by in-liquid scanning dielectric microscopy

Ruben Millan-Solsona, Martí Checa, Laura Fumagalli, Gabriel Gomila

Nanoscale· Volume 12· Issue 40

Abstract

Organic self-assembled monolayers (SAMs) at metal/electrolyte interfaces have been thoroughly investigated both from fundamental and applied points of view. A relevant figure of merit of metal/SAM/electrolyte interfaces is the specific capacitance, which determines the charge that can be accumulated at the metal electrode. Here, we show that the specific capacitance of non-uniform alkanethiol SAMs at gold/electrolyte interfaces can be quantitatively measured and mapped at the nanoscale by in-liquid scanning dielectric microscopy in force detection mode. We show that sub-100 nm spatial resolution in ultrathin (<1 nm) SAMs can be achieved, largely improving the performance of current sensing characterization techniques. The present results provide access to study the dielectric properties of metal/SAM/electrolyte interfaces at scales that have remained unexplored until now.
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Research context

OpenAlex topics: Force Microscopy Techniques and Applications · Molecular Junctions and Nanostructures · Electrochemical Analysis and Applications

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Affiliations

Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC)

The Barcelona Institute of Science and Technology

Barcelona

Spain

Departament d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica

Department of Physics and Astronomy

University of Manchester

Manchester M13 9PL

UK

National Graphene Institute

Funding

Ministerio de Economía y Competitividad · Generalitat de Catalunya · Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats · European Commission · H2020 European Research Council

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