在电解质溶液中，电极和溶液之间存在一个极薄的过渡区域，被称为极液界面，各种电化学反应都发生在这一区域。极液界面是电极过程及其动力学研究的核心，建立原位、实时的技术手段分析极液界面的动态过程，对研究电化学净水、电催化、能量的转换与储存、金属腐蚀等领域的基础科学问题至关重要。

近年来，电极-溶液界面的原位成像和分析技术取得了很大进展，如扫描探针显微镜、原位电镜和同步辐射等技术，实现了在纳米或原子尺度探测复杂的电极表面现象。而在介观尺度，研究电极表面至溶液本体之间的双电层及其动态过程，尚未形成高效、成熟的原位观测技术。

近日，清华大学水质与水生态研究中心曲久辉院士团队开发了一种微电极芯片耦合激光扫描共聚焦显微镜的原位可视化技术（MEC-LSCM），实现了对电极-溶液界面的离子动态行为的高分辨率和快速响应原位实时成像，揭示了电催化反应中电极过程及其动力学特征。通过该技术，研究了脉冲电压动态调控极液界面，加速反应物和产物在极液界面区域的迁移和扩散行为，提升了电催化反应的选择性和降低能耗。

通过光刻技术制作了一个新型微电极芯片式电化学反应器，将其搭载在激光扫描共聚焦显微镜上，构建了电极-溶液界面原位观测平台。以pH敏感染料为荧光探针，研究了电催化还原中阴极界面区域H⁺浓度的动态变化过程。在特定频率的脉冲电压下，极液界面H⁺浓度随脉冲周期性变化。有限元模拟预测了其他离子在极液界面区域迁移扩散特征，进一步证实了该方法对研究电极过程动态行为的有效性和普适性。

在该工作中，曲久辉院士团队建立了在介观尺度研究电极过程的方法，弥补了现有的纳米原子尺度分辨率原位表征技术的不足，为深入研究电化学中电极反应机理，实现极液界面的精准调控提供了新方法。