Materiais 2D funcionalizados processados em solução: desenvolvimento de sensores e biossensores elétricos prototipáveis

• Processo: 21/06238-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2028
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Rafael Furlan de Oliveira
• Beneficiário: Rafael Furlan de Oliveira
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Adalberto Fazzio ; Ana Carolina Migliorini Figueira ; Carlos César Bof Bufon
• Auxílio(s) vinculado(s): 23/09395-0 - Equipamento Multiusuário (EMU) concedido no processo 2021/06238-5: analisador de parâmetros semicondutores Keithley 4200A, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/06428-0 - Dispositivos Elétricos de Derivados de Grafeno: Funcionalização e Controle de Interfaces, BP.MS; 25/06550-0 - Investigação do Transporte Eletrônico em Filmes Multiflake de Materiais 2D Processados em Fase Líquida, BP.IC; 25/03806-3 - Exfoliação de dissulfeto de molibdênio (MoS2) em Fase Líquida via Técnica de Alto Cisalhamento (Shear Mixing), BP.IC; + mais bolsas vinculadas 24/12530-9 - Transistores Eletrolíticos Baseados em Materiais 2D para Sensoriamento, Biosensoriamento e Bioeletrônica, BP.DD; 24/01961-9 - Óxido de Grafeno (GO) e Óxido de Grafeno Reduzido (rGO) Funcionalizados: Impacto na Transdução Elétrica AC e DC de Interações Biomoleculares, BP.MS; 23/03501-2 - Avaliação da Operação e Estabilidade de Transistores Eletrolíticos de Óxido de Grafeno Reduzido em Condições Fisiológicas Artificiais visando Biossensoriamento, BP.IC - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Materiais bidimensionais Defeitos Prototipagem rápida Sensores Técnicas biossensoriais Transistores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Engenharia de defeitos | materiais 2D | Processamento por solução | Prototipagem de Dispositivos | Sensores e Biossensores Elétricos | Transistores eletrolíticos | Materiais 2D

Resumo

Neste projeto, propomos a produção de conhecimento e tecnologia resultantes da funcionalização de materiais bidimensionais (M2Ds) processados em solução para o desenvolvimento de sensores e biossensores elétricos prototipáveis. O uso de M2Ds apresenta vantagens ímpares para essa finalidade, como i) alta relação superfície-volume, o que os torna muito sensíveis às perturbações ao seu entorno; ii) propriedades elétricas ajustáveis, o que garante flexibilidade durante a operação dos dispositivos; e iii) defeitos estruturais intrínsecos funcionalizáveis. A processabilidade em solução (i.e., o desenvolvimento de "tintas" de M2Ds)adiciona compatibilidade para com métodos industriais de produção em massa de dispositivos, viabilizando a prototipagem. Aqui, pela funcionalização ad hoc de M2Ds com receptoresquímicos e biológicos (viz., moléculas e biomoléculas funcionais), desenvolveremos sensores e biossensores altamente sensíveis e seletivos utilizando transdutores elétricos do tipo transistores eletrolíticos. Como aplicação inicial, desenvolveremos sensores químicos e biossensores do tipo Poin-of-Care (PoC) para além da prova de conceito e com relevância na área da saúde. Como sensor químico, visamos o monitoramento de cátions metálicos (K+, Na+, Ca2+, e Mg2+), em fluidos fisiológicos como saliva, suor, urina e sangue, e cuja concentração pode ser correlacionada diretamente a diversas patologias. Como biossensor, propomos o monitoramento de anticorpos relacionados ao tratamento de doenças autoimunes inflamatórias. Ao abordar essas duas aplicações iniciais, pretendemos demonstrar como defeitos intrínsecos em M2Ds podem ser explorados de maneira inteligente para desenvolver novos (bio)sensores do tipo PoCaltamente sensíveis, seletivos, e com potencial real de prototipagem e comercialização. (AU)

Publicações científicas

(10)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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NOZELLA, NATAN L.; SELMI, GUILHERME S.; GUERRA, NAYRIM B.; PITON, MARCELO R.; GRAEFF, CARLOS F. O.; DE OLIVEIRA, RAFAEL F.. Melanin/PEDOT:PSS organic synaptic transistors: a step towards sustainable neuromorphic applications. NEUROMORPHIC COMPUTING AND ENGINEERING, v. 5, n. 1, p. 8-pg., 2025-03-01. (22/00410-3, 13/07296-2, 21/06238-5, 21/09207-3)

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DE LIMA, ALESSANDRO HENRIQUE; SCARPA, ISABELLA; AZEVEDO, NATHALIA CRISTINE LIMA; LELIS, GABRIELLE COELHO; STRAUSS, MATHIAS; MARTINEZ, DIEGO STEFANI TEODORO; DE OLIVEIRA, RAFAEL FURLAN. Oxidative debris in graphene oxide: a decade of research. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 11, n. 37, p. 25-pg., 2023-09-28. (23/03501-2, 21/06238-5, 19/14949-9)

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SENSI, MATTEO; DE OLIVEIRA, RAFAEL FURLAN; BERTO, MARCELLO; PARADISI, ALESSANDRO; GRECO, PIERPAOLO; BORTOLOTTI, CARLO AUGUSTO; SAMORI, PAOLO; BISCARINI, FABIO. How Biorecognition Affects the Electronic Properties of Reduced Graphene Oxide in Electrolyte-Gated Transistor Immunosensors. ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, v. 34, n. 19, p. 14-pg., 2024-01-14. (21/06238-5)

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