ナイキストプロット

電気化学インピーダンス分光法（EIS）では多くのデータが収集され、このデータを表示する必要があります。百聞は一見に如かず、ナイキストプロットのようなグラフ表示はEISを表示する最良の方法です。

EISデータの最も一般的なプロットは ボードプロットとナイキストプロットです。この記事ではナイキストプロットに焦点を当てます。ナイキストプロットはスウェーデン系アメリカ人の電気技師 Harry Nyquist にちなんで命名され、1932年にエレクトロニクス用に開発されました。現在では、電気化学者の間でEISデータの最も一般的なプロットとなっています。

ナイキストプロットの利点

このプロットはインピーダンスの負の虚数部を実数部に対して表示します。ボード線図と比較すると、2つの欠点があります：

1. 直感的に理解しにくい。
2. 周波数情報がありません。

しかし、ナイキストプロットはインピーダンスに寄与する成分によって特徴的な形状を示します。ナイキストプロットは、調査された表面のわずかな変化もはっきりと示します。

少し経験を積めば、溶液抵抗や電荷移動抵抗のようなナイキストプロットからいくつかのパラメータを直接読み取ることができます。

より正確な解析のために 等価回路フィッティングが実行されます。ここでは、インピーダンスに与える影響を電子部品（等価回路）で表し、データのシミュレーションを実際のデータにフィットさせることで、各影響の値を計算します。

アプリケーション

電荷移動抵抗がどのように変化するかを追うだけの研究もあれば、システム全体の変化を観察する研究もあります。

最初の例はDNAのラベルフリー検出です。EISでは、相補的な表面結合DNA鎖のハイブリダイゼーションをナイキストプロットで観察することができるため、バクテリアやウイルスなどを検出することができます。他の電気化学的手法では、活性種を導入する必要があり、DNAを変化させ、時間もかかる。

ナイキストプロットによる腐食研究

非常に異なる応用分野は腐食の研究です。EISはコーティングと塗料の研究に特に人気があります。

完全な塗膜はナイキストプロットで垂直線を描きますが、水が浸透した塗膜は半円を描き、塗膜下の腐食は別の形状を示します。このようにして、コーティングされた金属の状態を評価し、コーティングの吸水量を決定することができます。

これらは2つの例に過ぎず、ラベルフリーの検出、バッテリーや燃料電池の研究など、さらに多くのアプリケーションがあります。