Estudo teórico e experimental de sensores supernernstianos

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Madeira, Gustavo Daniel Martinez
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: EGFET; Equação de Nernst; Nernst equation; pH sensors; Polianilina; Polyaniline; Potenciometria; Potentiometry; Sensores de pH
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-12112020-215439/

Sensores têm ganhado cada vez mais destaque nas pesquisas realizadas na área da medicina. Características como a sensibilidade, a precisão e a exatidão de um sensor podem ser responsáveis diretos por salvar vidas, à medida em que proporcionam novos e melhores prognósticos de doenças. Nesse contexto, os sensores químicos de pH têm sua importância fundamentada no fato de que esse é um importante parâmetro em inúmeros processos biológicos, com aplicações inclusive em outras áreas, tais como indústria, agricultura, biologia e meio ambiente. Filmes finos de polianilina (PANI) têm se mostrado uma opção com alta sensibilidade e de baixo custo para aplicação em sensores de pH, quando utilizados como elemento sensível de um sensor EGFET (Extended Gate Field-Effect Transistor). O limite superior da sensibilidade de sensores de pH é dado pela equação de Nernst, e equivale a 59 mV/pH. Inúmeros sensores desenvolvidos em diferentes grupos de pesquisa, no entanto, apresentam sensibilidade superior a esse limite, incluindo filmes finos de PANI. Estes, são ditos sensores supernernstianos. Para compreender as causas desse fenômeno, as sensibilidades de filmes finos de PANI foram estudadas quanto à parâmetros usualmente discutidos na literatura, a hidratação da superfície do filme e sua razão área por volume, dita como área efetiva. Para tal, analisou-se a sensibilidade antes e depois de tratamentos térmicos específicos, buscando associá-los à perda de água referente à hidratação do filme. Em seguida, avaliou-se, também, a sensibilidade de filmes com diferentes áreas efetivas, mensuradas com técnicas eletroquímicas. Os resultados obtidos em ambos estudos indicam ser coerente adaptar o modelo de Nernst com dois novos parâmetros, referentes à hidratação da superfície e a área efetiva do filme, que tornam possível compreender as sensibilidades acima do limite anteriormente estabelecido.