原子力显微镜的进一步发展现在可以同时成像纳米精细结构的高度轮廓以及固液界面处的电流和摩擦力。来自亥姆霍兹-柏林中心(HZB)和马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所(FHI)的团队成功地分析了电催化活性材料，并获得了有助于优化催化剂的见解。该方法还可能适用于研究电池电极、光催化或活性生物材料的过程。

为了管理能源转型，快速开发可用于分解水或一氧化碳的廉价高效材料也很重要。2通过电催化。在此过程中，部分电能存储在化学反应产物中。这种电催化剂的效率在很大程度上取决于电极-电解质界面的性质，即固体电极和典型的水性电解质之间的界面。然而，这种固液界面的空间分辨物理研究仍然相对较少。

通过 AFM 获得更多见解

Christopher S. Kley博士和他的团队现在已经开发出一种相关的原子力显微镜(AFM)的新方法。在整个表面上扫描极其锋利的尖端并记录其高度剖面。通过将尖端连接到小型悬臂的末端，可以高灵敏度测量尖端和样品表面之间的力相互作用，包括摩擦力。

此外，只要施加电压，就可以测量流过机械触点的电流。“这使我们能够同时确定电导率，机械化学摩擦和原位形态特性(即在相关的液相条件下，而不是在真空或空气中)，”Kley说。

铜金电催化剂

使用这种方法，科学家们现在与弗里茨-哈伯研究所(FHI)的Beatriz Roldán Cuenya教授合作，研究了一种纳米结构和双金属铜金电催化剂。其中，此类材料用于CO的电催化转化2变成能量载体。

“我们能够清楚地识别出具有较高电阻的氧化铜岛，以及催化剂表面与水性电解质接触的水化层中的晶界和低电导率区域，”该研究的第一作者Martin Munz博士说。

催化剂-电解质界面上的这些结果有助于有针对性地优化它们。“我们现在可以观察到局部电化学环境如何影响界面处的电荷转移，”Kley说。

“然而，我们的研究结果也对能源研究普遍感兴趣，特别是对于电化学转化过程的研究，这些过程在电池系统中也发挥作用。

对固液界面的见解在完全不同的研究领域也很有用，例如了解腐蚀过程，纳米传感器系统，并可能解决流体学和环境科学中的科学问题，例如暴露于水中的金属表面上的溶解或沉积过程。