전극 표면에서의 전기화학적 과정에 대한 직접 영상화는 표면에서 공간적으로 이질적인 전기화학 과정의 이해에 있어 핵심적인 요소이다. 본 연구에서는 나노규모 전기화학 계면에서의 국소 파라데이 과정(local faradaic processes)을 공간 분해적으로 영상화하기 위한 전략을 보고한다. 이 전략은 형광 발광 수명 이미징 현미경(FLIM)과 형광성 산화환원 프로브인 Amplex Red의 사용에 기반한다. Amplex Red가 형광 발광 수명 이미징에 적합함을 검증한 후, 서로 다른 크기의 전기화학 계면에서 파라데이 과정에 대한 turn-on FLIM 기반 영상화를 시연하였다. 특히, 원형 디스크 형태의 초미세전극(ultramicroelectrodes) 및 교호 상응(interdigitated) 배열 마이크로전극(microelectrodes)을 포함하여, 나노포어 전극 어레이(nanopore electrode arrays)에서도 미세한 국소 전기화학 과정이 일어나는 위치를 공간 분해적으로 시각화하는 데 성공하였다.

공동반응물(co-reactants)은 공동반응물 기반 전기화학발광(co-reactant-based electrochemiluminescence, ECL) 시스템에서 필수적인데, 이는 반응성 중간체를 생성하여 ECL 발광체를 산화 또는 환원함으로써 ECL 방출을 유도하기 때문이다. ECL의 맥락에서 금 나노클러스터(gold nanoclusters, Au NCs)는 조절 가능한 전자 구조와 우수한 생체적합성에 기인하여 혁신적인 발광체로 부상하였다. 그러나 ECL 응용에서의 효율은 여기상태 생성의 제한과 비복사성 손실과 같은 문제로 인해 종종 저하된다. 이러한 실질적 과제에 대응하기 위해, ECL 시스템에서 Au NCs의 성능을 향상시키기 위한 고도화된 공동반응물 공학 전략이 개발되어 왔다. 본 총설은 먼저 ECL의 작동 메커니즘을 간략히 개관한다. 이어서 다음을 포함하는 다양한 공동반응물 공학 전략에 대한 체계적 개관을 제시한다: (1) 전통적인 공동반응물 대신, 낮은 독성과 더 나은 생체적합성을 지닌 혁신적 공동반응물을 사용하는 방법; (2) 공동반응 촉진제를 적용하여 개시 전위를 낮추고 공동반응물로부터 반응성 중간체 생성량을 개선하는 방법; (3) 공동반응물을 발광체와 결합하거나 공동반응물, 공동반응 촉진제 및 발광체를 통합 나노구조 어셈블리로 구성하여, 안정적인 고강도 ECL 방출을 위한 전자 전달 경로를 단축하고 에너지 손실을 감소시키는 방법; (4) 공동반응물을 공동(캐비티) 내에 캡슐화하여 라디칼 중간체를 안정화하고 환경에 의한 소광을 최소화하는 호스트-게스트(host-guest) 전략을 활용하는 방법. 본 총설은 Au NCs 기반 ECL 시스템에서의 공동반응물 공학에 관한 최근 발전을 포괄적으로 제시함으로써, 이러한 시스템에 대한 추가 탐구와 이해를 촉진하고 잠재적 응용 범위를 확장하고자 한다.