“如何在微观层面测量界面现象”是该杂志提出的2021年全球125个前沿科学问题之一。在微观层面测量电化学界面结构和过程是该问题的重要体现，至关重要准确理解电化学反应机理。
扫描探针显微镜具有非常高的空间分辨率，是光谱电化学表征技术的重要类型。近年来，随着探针配置、驱动方法和功能成像模式的不断创新和发展，不仅形态空间分辨率大幅提高到亚原子尺度，而且出现了力学、电学、光学等一系列功能成像模式。化学已经建立。它在电化学界面研究中发挥着越来越重要的作用。与此同时，电化学领域的快速发展也对扫描探针显微镜提出了更多的要求和挑战。
电化学在微纳电子、光电子、能源、显示和传感等功能器件领域发挥着越来越重要的作用。随着此类功能器件小型化、集成化的发展趋势，丰富的电化学表面界面成为影响器件性能的重要因素。利用扫描探针技术的高空间分辨率和丰富的功能成像模式，准确研究功能器件的电化学表面和界面特性，对于推动光源创新具有重要的指导意义。然而，过去基于扫描探针的研究大多集中于功能器件中核心功能材料本身的电化学表面和界面性质的非原位和原位表征。在实际器件条件下，功能材料之间不仅存在电子波函数的重叠，而且还可能发生复杂多变的材料传递。因此，开发适合研究功能器件中电化学表面界面性质的扫描探针显微镜至关重要：一方面，需要足够高的分辨率来处理功能器件中电化学表面界面的复杂演化过程。速率，包括空间和时间层面；另一方面，电化学表面界面的结构和成分复杂多变，准确识别需要足够高的检测灵敏度。如何开发兼具高分辨率和高检测灵敏度的工况扫描探针技术极具挑战性，这不仅需要测量原理的创新和科研设备的打造，还涉及人工智能（AI）等新的科研范式。介绍。
《扫描探针电化学》（陈立伟、陈琪、文锐等主编。北京：科学出版社，2024.9）旨在推动电化学与扫描探针显微镜两个领域的融合与发展，以扫描探针显微镜的发展以探针显微镜和电化学为背景，介绍了扫描探针显微镜的基本原理及其在电化学界面研究方面的最新进展，并对其未来的发展方向进行了展望。
▲ 有机太阳能电池的截面形貌（a）、暗态电位（b）和亮态电位（c）图像；截面SKPM测量图(d)；有机太阳能电池的暗态（e）和亮态（f））能带结构。陈立伟团队利用离子束低温切割技术，研究了界面偶极子对钙钛矿太阳能电池界面能带结构和光电转换效率的影响。为合理利用分子偶极矩改善电池界面能带结构提供了关键思路和可靠证据，也充分论证了截面SKPM表征技术的关键作用。
▲扫描探针电化学3D打印技术：扫描微电解池技术（a）利用扫描微电解池技术构建Cu纳米线的装置示意图； (b) 扫描微电解池技术构建直立、倾斜和角形的线路结构铜互连线
本书内容跨学科性强，融合研究前沿。作者团队聚集了国内七家单位的多位扫描探针电化学领域的资深专家和青年学者，共同完成了这项极具挑战性的工作。除主创人员外，还包括厦门大学林昌建教授、詹东平教授，中国科学院化学研究所王东研究员，西安交通大学李飞教授，张杰副研究员中国科学院深圳先进技术研究院、中国科学院大连化学物理研究所副研究员张国辉、周岩助理研究员、刘玉林博士、赵玉祥博士安交通大学、厦门大学韩连环助理教授、徐汉涛博士，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王文元博士、赖俊奇博士，中国科学院化学研究所王博士向先生和沈珍珍博士。
本书是“十四五”国家重点出版物出版专项规划项目《电化学科学与工程技术丛书》的分册。主编为孙世刚院士，获得2024年国家科技学术著作出版基金资助。
本书不仅适合电化学相关专业的高年级本科生、研究生和研究人员了解扫描探针显微镜在电化学界面研究中的作用，也可以为扫描探针显微镜领域的研究人员推广方法提供参考。促进学习的创新发展。
本文节选自《扫描探针电化学》一书（陈立伟、陈琪、文锐等主编，北京：科学出版社，2024.9）的“前言”和“第一章引言”。已删除修改，标题为编者所加。
（电化学科学与工程技术丛书/主编孙世刚）
