Bioeletroquímica em Borda de Grafeno (Bio-GrEdge)

Resumo

A borda do grafeno têm atraído especial atenção devido às suas propriedades físicas e químicas distintas, em contraste com o plano basal grafítico. A eletroquímica em um eletrodo isolado de borda de grafeno (GrEdge) foi sistematicamente estudada em recentes trabalhos do grupo. Mostramos que podemos atingir altas taxas de transporte de massa para espécies eletroativas na borda unidimensional, o que permitiu a observação da rápida cinética de transferência de elétrons no GrEdge, livre de limitações de difusão. Além disso, a possibilidade de modificar a borda seletivamente, usando nanopartículas ou porções orgânicas, abre caminhos para a engenharia de bioeletrodos tanto para estudos fundamentais que envolvem mecanismos de reação, bem como para aplicações em detecção e eletrocatálise. O GrEdge pode ser usado como uma sonda mesoscópica unidimensional para interrogar entidades imobilizadas e investigar a transferência de elétrons na nanoescala. Neste projeto, tomamos o próximo passo nesta direção e propomos conectar enzimas especificamente na borda do grafeno e, assim, investigar os aspectos fundamentais da transferência de elétrons com as proteínas imobilizadas. Além de avaliar diferentes metodologias para a fixação seletiva das proteínas à borda, usaremos métodos espectroscópicos operando, que desenvolvemos recentemente, para obter detalhes mecanísticos sobre a bioeletroquímica de enzimas ligadas à borda do carbono. Os resultados esperados deste projeto terão fortes implicações para biossensores enzimáticos e para bioeletrocatálise em eletrodos em nanoescala. (AU)