Electrochemical Doping Effect on the Conductivity of Melanin-Inspired Materials

Autor(es)

Guerra, Nayrim Brizuela ; Lima, Joao Victor Morais ; Nozella, Natan Luis ; Boratto, Miguel Henrique ; Paulin, Joao Vitor ; Graeff, Carlos Frederico de Oliveira

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS APPLIED BIO MATERIALS; v. 7, n. 4, p. 11-pg., 2024-03-11.

Resumo

Eumelanin is a natural pigment that can be particularly valuable for sustainable bioelectronic devices due to its inherent biocompatibility and hydration-dependent conductivity. However, the low conductivity of eumelanin limits its technological development. In this research, electrochemical doping was proposed as an alternative route to increase the electronic conductivity of synthetic eumelanin derivatives. Thin films of sulfonated eumelanin were deposited on platinum interdigitated electrodes and electrochemically treated by using cyclic voltammetry and chronoamperometry treatments. X-ray photoelectron spectroscopy analysis confirmed ion doping in sulfonated melanin. Current-voltage, current-time, and electrochemical impedance measurements were used to investigate the effect of different aqueous electrolytes (including KCl and LiClO4) treatments on the charge transport of sulfonated eumelanin. We show that the conductivity depends on the type and size of the anion used and can reach 10(-3) S<middle dot>cm(-1). Additionally, depending on the electrolyte, there is a change in charge transport from mixed ionic/electronic to a predominantly electronic-only conduction. Our results show that the chemical nature of the ion plays an important role in the electrochemical doping and, consequently, in the charge transport of eumelanin. These insights serve as inspiration to explore the use of alternative electrolytes with different compositions further and develop eumelanin-based devices with tunable conductivities. (AU)

• Processo FAPESP: 20/15869-6 - Transistores orgânicos em arquitetura vertical com eletrodo de dreno enrolado para aplicações bioeletrônicas e neuromórficas
• Beneficiário: João Vitor Paulin
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/09207-3 - Fabricação de transistores eletroquímicos a base de melanina dopada com condutividade iônica e eletrônica melhorada
• Beneficiário: Nayrim Brizuela Guerra
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
• Beneficiário: Elson Longo da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 22/00410-3 - Obtenção e caracterização de transistores eletroquímicos orgânicos baseados em melanina
• Beneficiário: Natan Luis Nozella
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 21/03379-7 - Aplicação de Novos Materiais como Eletrodo em Supercapacitores Flexíveis
• Beneficiário: João Victor Morais Lima
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 17/20809-0 - Estudo de dispositivos orgânicos para aplicações em bioeletrônica
• Beneficiário: Miguel Henrique Boratto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 20/04721-8 - PEDOT:PSS e melanina como camadas ativas em dispositivos neuromórficos
• Beneficiário: Miguel Henrique Boratto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado