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Highly efficient electrochemical energy conversion in a 3D hollow microenvironment: towards on-a-chip sensor applications

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Autor(es):
Minatogau Ferro, Leticia Marie ; de Barros, Anerise ; Zaparoli Falsetti, Luis Otavio ; Correa, Catia Crispilho ; Merces, Leandro ; Bof Bufon, Carlos Cesar
Número total de Autores: 6
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A; v. 8, n. 38, p. 11-pg., 2020-10-14.
Resumo

Multipurpose analytical platforms that can reliably be adapted to distinct targets are essential nowadays. Here, the conception, characterization, and application of ultracompact three-dimensional (3D) electroanalytical platforms based on self-curled nanomembranes are presented. The electrodes of all devices are deterministically integrated on the inner walls of a hollow microtube - a task that cannot be accomplished by approaches other than the successful manipulation of nanomembranes. The on-a-chip architecture demonstrated here allows picoliter-sampling, ensures a well-controlled environment for complex analysis, and improves the catalytic activity by enhancing ion transport and electron transfer rates. As a proof-of-concept, these features are exploited to create a new device to monitor the chemical oxidation of nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) - a biomolecule related to human neurodegenerative diseases. Without any electrode functionalization, the nanomembrane-based 3D-devices exhibit sensitivity per unit area compared to the state-of-the-art NADH sensors. Envisioning lab-on-a-chip purposes, the reduced electrode footprint area of the 3D-device makes its sensitivity per area on a chip even higher, attesting the potential of this platform towards further energy conversion applications. (AU)

Processo FAPESP: 18/18136-0 - Nanodispositivos híbridos: transporte magnetoeletrônico e desenvolvimento de sensores baseados em moléculas/nanomembranas
Beneficiário:Leandro das Mercês Silva
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 14/50906-9 - INCT 2014: em Materiais Complexos Funcionais (INOMAT)
Beneficiário:Fernando Galembeck
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 17/21117-4 - Desenvolvimento e caracterização de células eletroquímicas baseadas em nanomembranas para aplicações em biossensoriamento
Beneficiário:Letícia Mariê Minatogau Ferro
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
Processo FAPESP: 14/25979-2 - Fabricação e caracterização de dispositivos e sistemas baseados em nanomembranas híbridas
Beneficiário:Carlos César Bof Bufon
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores