Provided herein are the concept that "singularity-based configuration" electrodes design and method can produce in an ionic substance local high electric fields with low potential differences between electrodes. The singularity-based configuration described here includes: an anode electrode a cathode electrode and an insulator disposed between the anode electrode and the cathode electrode. The singularity-based electrode design concept refers to electrodes in which the anode and cathode are adjacent to each other, placed essentially co-planar and are separated by an insulator. The essentially co-planar anode/insulator/cathode configuration bound one surface of the volume of interest and produce desired electric fields locally, i.e., in the vicinity of the interface between the anode and cathode. In an ideal configuration, the interface dimension between the anode and the cathode tends to zero and becomes a point of singularity."특이점 기반의 구성" 전극 설계 및 방법이 전극 사이에 낮은 전위차를 통해 이온성 물질 내에 국부적으로 높은 전기장을 산출할 수 있다는 개념이 본 명세서에서 제공된다. 본 명세서에 서술된 특이점 기반의 구성은 애노드 전극 캐소드 전극 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 절연체를 포함한다. 특이점 기반의 전극 설계 개념은 애노드 및 캐소드가 서로 인접하고, 본질적으로 동일평면상에 놓여있고, 절연체에 의해 분리되어 있는 전극을 의미한다. 본질적으로 동일평면상에 있는 애노드/절연체/캐소드 구성은 관심 체적의 하나의 면의 경계를 이루고, 국부적으로, 즉, 애노드와 캐소드 사이의 경계 부근에 바람직한 전기장을 산출한다. 이상적인 구성에서, 애노드와 캐소드 사이의 경계 치수는 0을 향하고, 특이점 포인트가 된다.
