سطح متخلخل لغزنده با مايع نفوذ كرده به عنوان لايه محافظ خوردگي در محلول معرفي مي گردد. اين لايه محافظ از دو بخش جامد متخلخل و مايع ليزكننده تشكيل شده است. ابتدا ساختار جامد بر روي بستر تثبيت شده و سپس مايع ليزكننده بدان اضافه مي شود تا توسط خاصيت مويينگي در درون ساختار متخلخل جذب گردد. مايع ليزكننده با مايع خورنده بستر امتزاج ناپذير بوده و هيچ گونه واكنش شيميايي و مبادله مواد و يا ذرات در بين اين دو مايع انجام نمي گيرد. بنابراين مناطقي از بستر كه با اين لايه محافظ پوشيده شده از حمله مايع خورنده بستر در امان خواهند بود. با محدود نمودن لايه متخلخل در بخش و يا بخشهايي از سطح بستر، منطقه محافظت شده تنها منحصر به آن ناحيه خواهد بود و خوردگي بستر در ساير مناطق بلامانع بوده و به سادگي انجام خواهد شد. اين لايه محافظ در تمامي فرآيندهايي كه حداقل يك مرحله خوردگي در محلول براي ايجاد طرح بر روي بستر جامد نياز است، بكار برده مي شود.

اختراع حاضر يك ابزار مهم براي بررسي خصوصيات فوتوالكتروشيميايي و كسب اطلاعات بنيادي در مورد موادي است كه مي توانند انرژي الكترومغناطيسي را به انرژي الكتريكي يا شيميايي تبديل كنند. اهميت اين اطلاعات زماني مشخص مي شود كه نياز فزاينده بشر به منابع انرژي غير آلاينده و تجديد پذير، به علت بحران انرژي و افزايش قيمت منابع انرژي فسيلي و نيز رو به پايان بودن آن ها و علي الخصوص آلايندگي و پديده گرم شدن كره زمين مد نظر قرار گيرد. لذا علوم مختلف فراخور حيطه توانايي و تاثير گذاري خود مبادرت به ارائه راه حل ها و روش هايي براي مرتفع ساختن اين نياز نموده اند. يكي از مهترين راه حل هاي ارائه شده براي اين مشكل بين المللي كه به صورت فزاينده مورد استفاده قرار مي گيرد و تحقيقات بسيار گسترده اي در اين زمينه همچنان در حال انجام است، تبديل انرژي نوراني خورشيد به ساير انرژي هاي قابل استفاده مي باشد. اين تبديل انرژي، يعني مهار و تبديل انرژي خورشيد به حالتي از انرژي كه قابل ذخيره سازي و انتقال باشد، امروزه به دو صورت متداول در حال استفاده و مورد تحقيق است كه عبارت اند از تبديل مستقيم نور به انرژي الكتريكي در سلول هاي خورشيدي يا ذخيره آن در مولكول هاي هيدروژن به صورت شيميايي و استفاده از آن به عنوان سوخت پاك در موتور هاي با سوخت هيدروژن مايع. اين راه حل ارائه شده توسط شيميدانان بر اين امر استوار است كه تركيبات نيم رسانا قابليت برانگيخته شدن با نور خورشيد را دارا مي باشند. اين انرژي جذب شده در حالت برانگيخته در اين مواد قابل مهار به صورت انرژي الكتريكي يا شيميايي است. بديهي است كسب اطلاعات بنيادي در زمينه خصوصيات شيميايي و فوتوالكتريكي اين مواد نيم رسانا سنگ بناي اين راه حل مي باشد كه بايد به صورت پايه اي مورد بررسي قرار گيرد. اجراي فرآيند تبديل انرژي نوراني خورشيد به انرژي قابل مهار در حيطه علم شيمي و زير مجموعه هاي در حال رشد آن يعني الكتروشيمي و فوتو الكتروشيمي است. با بياني ساده، الكتروشيمي را مي توان مطالعه اثر الكتريسيته در واكنش هاي شيميايي در نظر گرفت. اين دسته از مطالعات نيازمند به ابزار و وسايلي هستند كه متناسب با شرايط سيستم مورد بررسي باشند. اين ابزار ها عبارت اند از يك محلول الكتروليت (محلولي با قابليت رسانايي مناسب)، يك محفظه يا ظرف واكنش (سل) و دو يا سه الكترود (غوطه ور در الكتروليت) كه از طريق يك مدار خارجي به هم وصل شده اند. علاوه بر موارد ذكر شده، در صورت مصرف جريان بر اثر انجام واكنش به يك منبع تغذيه و در صورت توليد جريان بر اثر انجام واكنش به يك وسيله مصرف كننده الكتريسته نيز نياز است. با ابزارهايي مانند ولت متر و آمپر متر نيز ميزان پتانسيل و جريان در سيستم قابل اندازه گيري است. باطري هاي مورد استفاده در اتومبيل ها يك مثال ساده و آشنا براي سيستم هاي الكتروشيميايي و كاربرد آن در زندگي روزمره مي باشند. فوتوالكتروشيمي زير شاخه اي از الكتروشيمي است كه به بررسي تاثير نور در فرآيند هاي الكتروشيميايي مي پردازد. مهمترين موضوع مورد بررسي در اين زمينه، تحقيق در مورد انرژي هاي تجديد پذير و همچنين ساخت حسگرهاي خودتحريك پذير مي باشد كه جديدا به موضوعات مهم براي تحقيقات در اين زمينه تبديل شده است. مشابه با مطالعات الكتروشيميايي، بررسي هاي فوتوالكتروشيميايي نيز نيازمند به ابزار هايي خاصي مي باشند. دويا سه الكترود كه بر روي سطح يكي از آن ها تركيب نيم رساناي مورد بررسي قرار داده شده و يا اينكه الكترود از جنس ماده نيم رسانا ساخته شده است، يك منبع توليد نور، يك سل مخصوص كه اجازه انتقال نور با كمترين اتلاف را به سطح ماده نيم رسانا مي دهد، از ملزومات خاص براي بررسي هاي فوتوالكتروشيميايي هستند. ويژگي مهم طراحي سل هاي فوتو الكترو شيميايي، مربوط به نوع چيدمان منبع نور و الكترود اصلاح شده ؛ مقدار انرژي مصرف شده براي ايجاد برانگيختگي ماده نيم رسانا، به حداقل رساندن ميزان اتلاف انرژي منبع نور؛ سادگي و پايداري فيزيكي و شيميايي و قابليت كاربرد آسان سل مي باشد. ساير ملزومات كه نام آنها برده نشده است؛ مشابه با ملزومات بررسي هاي الكتروشيميايي هستند. اختراع حاضر مربوط به ساخت يك سل براي استفاده در بررسي خصوصيات فوتوالكتروشيميايي تركيبات نيم رسانا مي باشد. اطلاعات بدست آمده از بررسي هاي آزمايشگاهي با استفاده از اين سل در زمينه ساخت دستگاه-هاي تبديل انرژي نوراني خورشيد به انرژي هاي الكتريكي و شيميايي داراي اهميت فراواني است. مطابق با يك دسته بندي مرسوم، مواد از لحاظ رسانايي به سه دسته رسانا، نيم رسانا و نارسانا تقسيم مي شوند. مواد نيم رسانا داراي دو تراز انرژي هستند، تراز رسانش و تراز ظرفيت، كه در اثر جذب انرژي برانگيخته مي شوند و در اثر برانگيختگي، الكترون آماده براي شركت در فرآيند هاي فوتوالكتروشيميايي فراهم مي شود. همانطور كه اشاره شد، براي توليد الكترون برانگيخته، مقداري انرژي نياز است كه الكترون ها را به تراز رسانش انتقال دهد؛ اين انرژي مي تواند به شكل هاي مختلف، از قبيل حرارت دادن يا تابش امواج الكترومغناطيسي با انرژي مناسب (تابش الكترومغناطيسي يا انرژي حرارتي با انرژي بيشتر از تفاوت انرژي بين تراز رسانش و تراز ظرفيت آنها) تامين شود. از اين ميان، كسب انرژي از طريق تابش امواج الكترومغناطيسي و يا نور كه بخشي از طيف امواج الكترومغناطيسي است؛ يكي از روش هاي مناسب و سهل الحصول مي باشد. هنگامي كه يك تركيب نيم رسانا انرژي لازم را كسب نمود، مي تواند فرآيند اكسايش يا كاهش تركيب هاي شيميايي را در سطح خود به انجام رساند. فرآيند اكسايش و كاهش يعني فرآيندهايي كه طي آن انرژي شيميايي از طريق الكترون هاي درگير در فرآيند به انرژي الكتريكي و يا برعكس تبديل مي شود. يعني طي برخي از اين فرآيند ها، انرژي الكتريكي بر اثر انجام يك فرآيند اكسايش و كاهش بين دو تركيب شيميايي توليد يا براي توليد يك تركيب شيميايي انرژي الكتريكي مصرف مي شود. به اين ترتيب مي توان فرآيند تبديل انرژي نوراني خورشيد به انرژي الكتريكي را به دو مرحله تقسيم كرد. ابتدا انرژي نوراني خورشيد توسط تركيب نيم رسانا جذب شده و الكترون برانگيخته در تراز رسانش توليد مي شود. در مرحله دوم اين الكترون در فرآيند اكسايش و كاهش شركت كرده و به انرژي الكتريكي تبديل مي شود. براي درك بهتر، به شكل (1) در پيوست مربوط به شكلها و نمودارها رجوع شود. مطالعه اين فرآيندها، اولا از ديدگاه توليد انرژي مانند ساخت كاتاليست هاي مناسب براي سلول هاي خورشيدي، ثانيا در توليد محصولاتي ازقبيل هيدرو ژن يا ساير تركيبات سودمند و نهايتا در ساخت حسگرها و زيست حسگرهاي فوتوالكتروشيميايي بدون نياز به نيروي محركه مورد توجه مي باشند. لذا نتايج تحقيقات بنيادي بر روي نيم رسانا ها به صورت بالقوه در صنايع توليد سلول هاي خورشيدي، حسگرهاي فوتو الكتروشيميايي و فتوالكتروسنتز تركيبات آلي و معدني حائز اهميت هستند. از اين رو ، طرحي از يك سل كه بتواند به صورت موثر براي عمليات تحقيقاتي در اين زمينه ها مورد استفاده قرار گيرد هميشه مد نظر محققين بوده است و محققين نيز بسته به نياز خود به طراحي سل مورد نياز مبادرت مي نمايند. سل هاي طراحي شده توسط محقيقين معمولا داراي ايراداتي هستند. يكي از اين ايرادات وارده به سل هاي موجود، محدود بودن قابليت استفاده از سل فقط به يك زمينه از تحقيقات فوتوالكتروشيمي مي باشد؛ به عنوان مثال سل مربوط به بررسي قدرت توليد هيدروژن از آب با استفاده از نور كه فقط در اين زمينه قابل استفاده است يا سل لايه نازك كه براي بررسي خصوصيت فوتوالكتريكي تركيب نيم رسانا براي توليد انرژي الكتريكي قابل كاربرد است. يك ايراد مهم ديگر، استفاده از شيشه براي ساخت اين سل ها مي باشد كه هم از لحاظ فيزيكي ناپايدار و شكننده است و همچنين اين سل ها شيشه اي هم از لحاظ ساخت و هم از لحاظ تعمير نياز به هزينه و تكنيك بسيار بالايي هستند. يك ايراد مهم ديگر كه به سل هاي طراحي شده قبلي وارد است لزوم استفاده از منابع نور با توان بالا مي باشد كه خود مشكلاتي موجب نياز سل به قسمت خنك كننده و پيچيده تر شدن طرح سل مي شوند. اين اختراع با هدف مرتفع كردن مشكلات موجود در سل هاي فتوالكتروشيمايي براي بررسي و مطالعات مربوط به خصوصيات نيم رساناها مي باشد. اطلاعات جامع تر در زمينه فرآيندهاي فوتوالكتروشيميايي در متون علمي قابل دسترسي است؛ لذا بدليل گستردگي مطلب از پرداختن به آنها خودداري مي گردد.

اين اختراع ساخت ميكرو سل الكتروشيميايي سه الكترودي يك بار مصرف با گنجايش ميكروليتري با حداقل مشكلات فني و ارزان قيمت است كه با بكار گيري آن مي توان حجم محلول مورد بررسي را تا ميزان حداقل 5 ميكروليتر كاهش داد. در ميكرو سل الكتروشيميايي اختراع شده با استفاده از فتوليتوگرافي و اسيدشويي، الكترود كار به صورت يك دايره توپر (ديسك) مسي بر روي يك قطعه و الكترود مرجع و كمكي به صورت دو قطاع منفك از يك حلقه بر روي قطعه ديگر حك شدند. برقراري اتصال ها بين الكترودها با پدهاي اتصال دهنده ي حك شده در لبه ي بردها به وسيله ي سيم هاي حك شده انجام شد. براي جدا كردن فيزيكي الكترود كار از الكترودهاي مرجع و كمكي و همچنين فراهم كردن بستري براي نگهداري محلول الكتروليت/ نمونه و در نهايت چينش ميكروسل الكتروشيميايي با گنجايش در حد ميكروليتر از كاغذ صافي سلولزي آب دوست استفاده شد. براي ثابت نگه داشتن حجم بستر سل الكتروشيميايي، با چاپ يك حلقه توسط پرينتر ليزري يك مرز آب گريز بر روي كاغذ صافي سلولزي آب دوست ايجاد شد. سوراخي به قطر يك ميليمتر به نام حفره ورود نمونه در مركز دو قطاع منفك تشكيل دهنده حلقه ي الكترود هاي مرجع و كمكي براي ورود نمونه تعبيه شد. با وارد نمودن محلول نمونه از اين حفره و به دليل خاصيت لوله مويينگي كاغذ صافي، محلول مي توانست كل حجم بستر آب دوست را تا مرز آب گريز اشغال كند. با انتخاب كاغذ صافي به ضخامت دلخواه و تغيير قطر حلقه آب گريز مي توان بستري تا حجم 5 ميكروليتر را براحتي ايجاد كرد. با قرار دادن كاغذ صافي سلولزي آب دوست مرز دار بين دو قطعه برد مدار چاپي شامل دو الكترود مرجع وكمكي بر روي يك قطعه و الكترود كار بر روي قطعه ديگر، به كمك دو گيره نگهدارنده كليه اجزا در كنار هم چينش و تثبيت شده و سل الكتروشيميايي با گنجايش ميكروليتري آماده بهره برداري مي گردد. در سل هاي متداول به طور معمول حجم هاي در حدود 5 تا 50 ميلي ليتر نمونه مورد نياز است، اما با استفاده از ميكروسل اختراع شده با حجم حداقل 5 ميكروليتر مي توان بررسي هاي الكتروشيميايي را انجام داد. كاهش حجم نمونه مورد بررسي در بسياري از موارد كه با مواد گران قيمت و نمونه هاي اندك سر وكار داريم مي تواند بسيار مقرون به صرفه باشد. اختراع حاضر مي تواند در حوزه هاي تحقيقاتي و كاربردي مختلفي به كار گرفته شود.