从单实体电化学小白到《Nano Letters》一作！东华学子陈子龙的破壁之路

面对单实体电化学这项公认的高门槛领域，一位科研“小白”要如何起步？东华大学材料科学与工程学院硕士生陈子龙的故事给出了精彩答案：从对SECCM技术一无所知，到娴熟运用HEKA ELP-1扫描电化学探针显微镜系统破解纳米催化奥秘，最终以第一作者身份在顶级期刊《Nano Letters》发表重要成果《MOF Derived Phosphide Nanocubes with Internal Heterojunction: A Study Powered by Single Entity Electrochemistry》。

他的成长轨迹，生动诠释了先进仪器设备、系统化的专业技术支持（HEKA）与开放高效的科研平台（先进纤维材料全国重点实验室）如何协同发力，将看似遥不可及的技术壁垒转化为攀登科研高峰的阶梯。本期专访，我们走进陈子龙的科研逆袭之旅，揭秘顶级成果背后的支持力量。

东华大学陈子龙同学

以下为HBio哈佛生物与东华大学陈子龙同学（材料学院黄中杰教授团队）对话（经编辑）：

研究突破：单颗粒电化学点亮MOF异质结催化“黑箱”

  HBio | HEKA  

首先恭喜您的研究成果在《Nano Letters》发表！能否简要介绍一下这项研究的主要内容？

  东华大学 | 陈子龙  

谢谢！我们这项研究的核心是将扫描微电化学池显微镜技术（SECCM）应用到单实体电化学领域中，对精心设计的金属有机框架（MOF）衍生纳米颗粒进行单颗粒级别的精确表征。具体来说，我们开发了一种“MOF on MOF”合成策略，可控合成了普鲁士蓝类似物前驱体，并通过磷化过程，成功制备了具有铁掺杂的磷化钴/磷化二钴（CoP/Co₂P）异质结的空心纳米立方体。

最关键的一步是使用HEKA ELP-1系统的SECCM功能，直接对单个纳米立方体进行高精度电化学测试。这使我们能够直接建立催化活性（如析氢反应活性）与单个颗粒的尺寸、组成之间的定量关联。结合密度泛函理论（DFT）计算，我们揭示了这种异质结结构能有效增强电子导电性、优化自旋密度并形成内建电场，从而显著提升催化性能。这项工作为设计下一代高效纳米电催化剂提供了重要的实验依据和理论指导。

CoFe-P 纳米立方体（NCs）的 SECCM 电化学分析（摘自文章Figure2）

技术破壁：从“零基础”到驾驭HEKA ELP-1 SECCM的实战心得

  HBio | HEKA  

SECCM技术门槛很高，作为最初接触这项技术的“新手”，您是如何克服困难，最终熟练掌握HEKA ELP-1系统并完成这次的研究的？

  东华大学 | 陈子龙  

SECCM技术是实现单颗粒表征的核心。我们的实验流程大致是：将合成的纳米立方体（尺寸约300-400 nm）超声分散在乙醇溶液中，然后滴涂到经过精细打磨抛光的玻碳电极表面，并通过扫描电镜（SEM）确认颗粒分散均匀无团聚。

这项技术对操作细节和环境控制的要求极其苛刻，噪音、湿度、探针状态…每一个环节都可能让实验功亏一篑。

东华大学陈子龙同学

· 专业培训打下基础

HEKA工程师提供的系统化入门培训，帮我快速理解了ELP-1的原理、硬件构成和软件操作，避开了盲目摸索的弯路。他们讲解的噪音来源与控制、液滴稳定性原理等内容，是后续实践的基石。

· “救命”的实战技巧

1. 环境温湿度控制

我们的测试在恒温恒湿实验室进行，这提供了基础保障。但在上海这种湿度随季节变化大的地区，仍需精细调节。HEKA工程师传授了一个非常实用的技巧——使用“湿纸巾环”来快速、有效地局部增加探针区域的湿度，这对稳定液滴和降低噪音非常有效。必要时（如特别干燥季节）会开启加湿器。

2. 探针制备与检查

每次实验前，我们都会严格遵循操作规范：拉制硼硅酸盐玻璃毛细管探针后（尖端直径约1-2 μm），首先在光学显微镜下检查探针是否完好无损；灌入电解液（我们常用0.5 mol/L H₂SO₄，其尖端结晶相对缓慢）后，再次镜下确认尖端无气泡。

3.  噪音控制

SECCM实验测量的电流通常在纳安（nA）甚至皮安（pA）级别，噪音控制是成功的关键。我们采取了系统性降噪措施：一方面积极采纳HEKA工程师的专业建议，另一方面管理教师（许佳丽）专程前往资深用户（如东华大学化学与化工学院陈前进教授课题组）进行实地调研与经验交流。通过不断发现并解决问题，我们总结并实施了以下有效方案：

• 使用仪器配套的屏蔽网覆盖主体部分，有效屏蔽电磁干扰

• 尽量减少测试期间的人员流动和大型电子设备干扰

• 在上述良好环境下，我们的系统本底噪音（peak-peak）通常能控制在100-200 飞安（fA） 的优异水平，这对于检测单颗粒的微观信号至关重要

4.  测试策略

根据实验需求规划扫描区域和矩阵。我们一般安排在白天进行测试（通常持续6-8小时），很少过夜操作，以确保实验过程可控和安全。

选择HEKA：破壁者的专业后盾

  HBio | HEKA  

在众多电化学设备中，您为什么选择了HEKA，特别是ELP-1系统？它在您的研究中提供了哪些关键的支持？

  东华大学 | 陈子龙  

选择HEKA ELP-1系统是基于其在微观扫描电化学领域的专业领导地位（尤其是SECCM技术）和卓越的系统性支持。 HEKA是该领域顶尖的专业设备供应商，ELP-1系统是专为高精度、低噪音的纳米级扫描电化学测量实验而设计商业化平台，其硬件性能和软件功能都高度契合我们的单实体电化学研究需求。

HEKA ELP-1扫描电化学探针显微镜系统

更重要的是，HEKA提供的不仅仅是设备，而是强大的技术后盾：

• 专业的售前咨询与技术指导： 帮助我们理解系统原理和应用潜力

• 系统的安装调试与操作培训： 确保我们能够快速上手

• 持续、高效的售后服务与技术支持： 在实验过程中遇到任何问题（如前面提到的湿度控制技巧、噪音排查等），HEKA的技术支持团队（特别感谢Frank Wang博士和Jessie Wang工程师）总能提供及时、专业、细致的解答和远程/现场协助。这种系统化、专业化的支持体系，极大地降低了我们学习和掌握这项前沿技术的门槛，是实验成功不可或缺的保障

从左至右：东华大学仪器管理许佳丽老师、东华大学陈子龙同学、HEKA技术专家Jessie Wang

平台赋能：在开放共享中成长的助管

  HBio | HEKA  

据了解，这台HEKA ELP-1系统安装在东华大学先进纤维材料全国重点实验室——仪器设备公共平台，作为平台助管，您能否介绍一下这台仪器日常是如何管理和运行的？如何让更多师生受益？

  东华大学 | 陈子龙  

是的，这台HEKA ELP-1扫描电化学探针显微镜系统是先进纤维材料全国重点实验室——仪器设备公共平台重要的开放共享设备之一。平台的管理理念是最大化仪器的使用效益，服务于全校乃至更广泛的研究群体，而非局限于某个课题组。

• 多级管理模式： 为保障仪器高效、规范运行，平台建立了由专业管理教师（许佳丽老师）、责任教授（黄中杰教授）以及助管同学（陈子龙）构成的三级管理体系，职责清晰，系统运作。专业管理教师负责仪器总体管理、日常维护、用户培训等；责任教授提供技术支持，提高仪器使用效能；助管同学协助专业管理教师完成基础操作指导、培训等。

• 严格的准入培训与考核： 为确保仪器科学、规范、安全地使用，平台实施严格的准入及培训考核制度。 用户必须接受由平台管理教师或资深用户（如我作为助管）的系统操作培训，并通过相应的理论和实操考核，才能获得独立操作资格。这套机制有效保障了用户具备规范的操作能力。

• 平台助管的角色： 作为平台助管，我的主要职责包括协助管理教师进行日常维护、为新上手的同学提供初步的操作指导、解答常见问题、监督设备使用规范等。目标是帮助使用者顺利、高效地开展实验

• 积极推广与宣传： 为了提升仪器的知名度和使用率，平台定期组织专题讲座和技术培训，向全校师生介绍扫描电化学探针显微镜技术原理、应用案例以及ELP-1系统的功能与操作。我们致力于让更多有需求的课题组了解并利用好这台先进的设备

成长之路：每周的“魔鬼训练”与顶刊收获

  HBio | HEKA  

从研究生入学“零基础”接触，到成为平台助管并发表顶刊，这段经历带给您什么？

  东华大学 | 陈子龙  

这段经历堪称“从入门到精通”的速成。研一在黄中杰教授指导下确定课题方向后，我就一头扎进了单实体电化学的世界。初期面对ELP-1这样精密的系统以及SECCM技术，确实感到畏惧。但通过密集的理论学习+ HEKA的强力支持+ 高频次的上机实践（有时每周使用3-4次，每次操作6-8小时）。此外，在SECCM探针制备方面，也特别感谢化学与化工学院陈前进教授课题组提供的实验设备支持。这些帮助和经验，都让我对SECCM的理解和操作能力实现了质的飞跃。

这台仪器几乎成了我实验室的“第二个工位”。能最终在《Nano Letters》上发表工作，是对这段从“技术小白”开始持续努力和专业支持共同作用的最好肯定。