{"id":5902,"date":"2017-06-30T14:45:41","date_gmt":"2017-06-30T17:45:41","guid":{"rendered":"http:\/\/sbpmat.org.br\/?p=5902"},"modified":"2017-07-07T18:51:42","modified_gmt":"2017-07-07T21:51:42","slug":"artigo-em-destaque-lapis-e-papel-para-fazer-um-sensor-eletroquimico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-lapis-e-papel-para-fazer-um-sensor-eletroquimico\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: L\u00e1pis e papel para fazer um sensor eletroqu\u00edmico."},"content":{"rendered":"

O artigo cient\u00edfico com participa\u00e7\u00e3o de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9: Direct Drawing Method of Graphite onto Paper for High-Performance Flexible Electrochemical Sensors. <\/strong>Santhiago, Murilo; Strauss, Mathias; Pereira, Mariane P.; Chagas, Andreia S.; Bufon, Carlos C. B. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9 (13), pp 11959\u201311966. DOI: 10.1021\/acsami.6b15646<\/p>\n

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L\u00e1pis e papel para fazer um sensor eletroqu\u00edmico<\/strong><\/p>\n

Talvez muitos de n\u00f3s n\u00e3o tenhamos pensado nisto antes: pintar uma folha de papel com l\u00e1pis de grafite gera, al\u00e9m de um desenho, uma camada de material condutor da eletricidade (o grafite, formado por \u00e1tomos de carbono) sobre um substrato flex\u00edvel, barato e amplamente dispon\u00edvel (o papel). Em outras palavras, esse m\u00e9todo extremamente simples e r\u00e1pido produz uma plataforma muito atrativa para fabricar sensores e outros dispositivos.<\/p>\n

Baseando-se nesse m\u00e9todo de transfer\u00eancia de grafite do l\u00e1pis para o papel, uma equipe de cientistas brasileiros desenvolveu um sensor eletroqu\u00edmico flex\u00edvel. O dispositivo demonstrou ter um desempenho excepcional entre sensores similares na detec\u00e7\u00e3o de um composto biol\u00f3gico dif\u00edcil de detectar, por\u00e9m muito relevante por estar presente em todas as c\u00e9lulas, cumprindo importantes fun\u00e7\u00f5es no metabolismo dos seres vivos.<\/p>\n

O trabalho foi realizado, principalmente, no Laborat\u00f3rio Nacional de Nanotecnologia (LNNano) do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Algumas an\u00e1lises foram feitas no Laborat\u00f3rio Multiusu\u00e1rio de Espectroscopia \u00d3ptica Avan\u00e7ada do Instituto de Qu\u00edmica da UNICAMP.<\/p>\n

\"Pesquisadores<\/a>
Pesquisadores do Laborat\u00f3rio de Dispositivos e Sistemas Funcionais (LNNano\/CNPEM): \u00e0 esquerda, Carlos Bufon (coordenador) e \u00e0 direita, Murilo Santhiago.<\/figcaption><\/figure>\n

\u201cUma das principais contribui\u00e7\u00f5es do trabalho foi mostrar a efici\u00eancia de dispositivos eletroqu\u00edmicos preparados atrav\u00e9s de um processo de transfer\u00eancia direta de grafite sobre papel\u201d, destaca Carlos C\u00e9sar Bof Bufon<\/a>, autor correspondente de um artigo cient\u00edfico sobre o estudo, que foi recentemente publicado no peri\u00f3dico ACS Applied Materials and Interfaces<\/em> (fator de impacto= 7,504). Al\u00e9m de Bufon, que \u00e9 pesquisador do LNNano e professor orientador na UNICAMP e na UNESP, assinam o artigo mais quatro pesquisadores do Laborat\u00f3rio de Dispositivos e Sistemas Funcionais do LNNano, inclusive o doutor Murilo Santhiago<\/a>, que liderou a pesquisa junto a Bufon.<\/p>\n

O trabalho come\u00e7ou com o objetivo de fabricar dispositivos eletroqu\u00edmicos de carbono e\/ou h\u00edbridos que detectassem compostos biol\u00f3gicos com efici\u00eancia, conta Bufon. Uma revis\u00e3o bibliogr\u00e1fica mostrou \u00e0 equipe de cientistas que v\u00e1rios tipos de eletrodos de carbono preparados por uma grande diversidade de m\u00e9todos j\u00e1 tinham sido reportados, e que todos eles trocavam el\u00e9trons lentamente quando testados com algumas mol\u00e9culas modelo. Em outras palavras, n\u00e3o eram sensores eletroqu\u00edmicos eficientes para as mol\u00e9culas biol\u00f3gicas. A equipe escolheu ent\u00e3o o m\u00e9todo de prepara\u00e7\u00e3o de eletrodos de carbono mais simples (o desenho a l\u00e1pis) e resolveu investigar por que o material obtido n\u00e3o apresentava bons resultados ao ser usado como sensor eletroqu\u00edmico dessas mol\u00e9culas. \u201cResolvemos ent\u00e3o trabalhar nessa quest\u00e3o mapeando os problemas observados em outros trabalhos e melhorando aspectos da superf\u00edcie do grafite\u201d, relata Santhiago.<\/p>\n

A equipe p\u00f4de verificar, por exemplo, que o processo de transfer\u00eancia de grafite do l\u00e1pis para o papel deixava micro e nanodetritos na superf\u00edcie do eletrodo. Para remov\u00ea-los, os pesquisadores realizaram no eletrodo um r\u00e1pido tratamento eletroqu\u00edmico, que gera bolhas de oxig\u00eanio na superf\u00edcie, as quais ajudaram a remover do filme de carbono os detritos e outras impurezas e repeli-los para longe. \u201cAp\u00f3s esse tratamento, verificamos que a resposta do sensor era uma das melhores j\u00e1 observadas para esse tipo de material\u201d, afirma Santhiago. Procurando explicar o desempenho excepcional, os cientistas analisaram o filme de carbono antes e depois do tratamento usando diversas t\u00e9cnicas de caracteriza\u00e7\u00e3o de materiais, e constataram que o tratamento eletroqu\u00edmico imprimia mudan\u00e7as \u00e0 estrutura e \u00e0 composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica da superf\u00edcie do filme de carbono.<\/p>\n

Depois de otimizar o eletrodo de carbono sobre papel, a equipe procedeu a testar sua capacidade de detectar mol\u00e9culas biol\u00f3gicas e escolheu como analito o dinucle\u00f3tido de nicotinamida e adenina (NAD, na sigla em ingl\u00eas). Essa mol\u00e9cula costuma ser usada em testes, n\u00e3o apenas devido \u00e0 sua relev\u00e2ncia (participa de mais de 300 processos biol\u00f3gicos), mas tamb\u00e9m pelos desafios que sua detec\u00e7\u00e3o apresenta. Dessa maneira, os cientistas tiveram que fazer alguns ajustes no eletrodo com o objetivo de torna-lo mais seletivo (que detecte apenas NAD) e mais sens\u00edvel (que detecte pequenas quantidades da mol\u00e9cula).<\/p>\n

\"Fotografia<\/a>
Fotografia do sensor eletroqu\u00edmico de papel.<\/figcaption><\/figure>\n

Ent\u00e3o, a equipe cient\u00edfica inseriu na superf\u00edcie do eletrodo um composto que facilita a transfer\u00eancia de el\u00e9trons, o corante Azul de Meldola. Nos testes de detec\u00e7\u00e3o de NAD, a vers\u00e3o final do sensor mostrou um excelente desempenho, apresentando os melhores resultados j\u00e1 reportados referentes \u00e0 seletividade e velocidade de detec\u00e7\u00e3o entre eletrodos baseados em papel. \u201cAgora, o m\u00e9todo mais simples tamb\u00e9m \u00e9 o que apresenta a melhor efici\u00eancia e maior potencial de aplica\u00e7\u00e3o\u201d, conclui Murilo Santhiago.<\/p>\n

Depois do sucesso conseguido na fabrica\u00e7\u00e3o de eletrodos de grafite de alta efici\u00eancia pintados a l\u00e1pis, a equipe deu continuidade \u00e0s pesquisas sobre o tema. Os cientistas est\u00e3o agora estudando outras aplica\u00e7\u00f5es do material em dispositivos eletroqu\u00edmicos, inclusive vest\u00edveis, para detec\u00e7\u00e3o de esp\u00e9cies de interesse biol\u00f3gico e ambiental. Simultaneamente, eles est\u00e3o trabalhando a escalabilidade do processo de fabrica\u00e7\u00e3o para minimizar pequenas varia\u00e7\u00f5es entre dispositivos \u2013 um ponto nada trivial se consideramos que o m\u00e9todo se baseia no uso manual de um l\u00e1pis de grafite, entre outros processos manuais. \u201cAtingir a escalabilidade e, ao mesmo tempo, materiais com alta efici\u00eancia nem sempre \u00e9 uma tarefa f\u00e1cil\u201d, diz Bufon, citando o exemplo do grafeno, que foi isolado inicialmente usando uma fita adesiva por meio de um processo simples, manual e com problemas de reprodutibilidade.<\/p>\n

A pesquisa contou com financiamento do CNPq e FAPESP, e utilizou infraestrutura do Sistema Nacional de Laborat\u00f3rios em Nanotecnologia (SisNANO) presente no LNNano.<\/p>\n

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