4. THEORY
4.2 R EALISM
Os analitos gasosos investigados nesta tese foram selecionados a partir da sua importância como marcadores de reações químicas ou de processos físicos ou biológicos, presentes na indústria de alimentos, cosméticos e também na esfera da saúde. Buscou-se também aproveitar a experiência prévia obtida em trabalhos anteriormente desenvolvidos no GEM-EPUSP, relacionados a sensores de gás baseados em materiais poliméricos, e que também utilizaram estes analitos.
Os trabalhos pioneiros de mestrado de Regaço (2006) [201] e Heleno (2007) [202] neste grupo de pesquisa demonstraram o potencial de polianilina (PAni) para detecção de amônia. Este gás, responsável por causar irritação das mucosas do trato respiratório superior e olhos, deve ser mantido em níveis inferiores a 25 ppm para não causar danos aos seres humanos. Este mesmo limite costuma ser empregado por criadores de frangos em granjas para evitar o aparecimento de doenças respiratórias e infecções secundárias nas aves. Para o desenvolvimento dos sensores, enquanto que Regaço [201] empregou somente PAni por polimerização in-situ, Heleno [202] optou por automontagem de filmes de PAni e ftalocianinas (Pc).
Não somente a amônia presente no meio ambiente é importante para a saúde humana e animal. De acordo com artigo científico de revisão de Kim, Jahan e Kabir [203], há a possibilidade de se identificar a bactéria Helicobacter pylori no trato gastrointestinal através da quantificação de NH3 exalada na respiração humana. No entanto, neste caso, a faixa de interesse é inferior a 1 ppm.
como a uremia ou insuficiência renal (0,278 < c < 4,8 ppm) [204] e a cirrose hepática (0,278 < c < 0,745 ppm) [205]. Métodos de diagnóstico não invasivos, como o nariz eletrônico para as aplicações citadas, permitem adiar ou até eliminar procedimentos que envolvam instrumentos perfurantes ou cortantes à pele, ou mesmo que penetrem fisicamente no corpo humano. No caso específico de diabetes, a análise sanguínea requer agulhas e tiras reativas que, por sua vez, custam e geram lixo com potencial biológico. Além disso, estes resíduos infectantes precisam ser eliminados e, portanto, demandam serviços especializados de coleta e incineração.
Trabalhos posteriores investigaram a aplicação de um conjunto de sensores para confecção de narizes eletrônicos a partir de filmes poliméricos. Lima, em seu trabalho de doutorado [153], utilizou derivados de PAni, politiofeno (PTh), polipirrol (PPy) e Pc depositados pelas técnicas de spin coating e automontagem. Entre os derivados de PTh utilizados neste trabalho, P3HT foi depositado por spin coating em CF e PEDOT por ambas as técnicas de deposição para a confecção de sensores capazes de sentir e diferenciar compostos orgânicos voláteis (VOCs) em estado gasoso. Os principais VOCs investigados foram os oriundos de perfumes, sucos e cachaças. Por sua vez, no trabalho de doutorado de Wiziack [155] os filmes foram formados de derivados de PAni e PTh apenas por automontagem para compor um sistema híbrido de língua e nariz eletrônicos para a detecção de etanol e gasolina. Enquanto que poli(metiltiofeno) (PMTh) foi imerso em solução líquida destes analitos, PAni, poli(o-etoxianilina) (POEA) e PEDOT compuseram o nariz eletrônico para a análise da fase gasosa. O principal objetivo do trabalho de Wiziack foi o de construir uma ferramenta que permitisse aos agentes fiscais combater a adulteração de combustíveis em postos de distribuição. O interesse por detectar metanol nesta tese teve por origem, portanto, a verificação da sensibilidade de P3HT a álcoois para aplicações em testes de qualidade de combustível. Porém, outra utilização possível seria a de integrar um sistema de detecção de vapores de álcool, conhecido como bafômetro, para apontar o grau de embriaguez de seres humanos em operações policiais.
Outro analito utilizado, a água ultrapura (H2O U.P.), teve seu emprego motivado em virtude
da liberação desta molécula a partir da mesma fonte de NH3, i.e. hidróxido de amônio (NH4OH),
cuja reação de decomposição NH4+ + OH- NH3 + H2O fornece vapor d’água [206]. Por isto, o
volume injetado de água foi comparável ao de NH4OH, ou seja, entre 0,1 e 1,0 μl. Além disso,
resultados anteriores [113–115] demonstraram o efeito deletério da umidade relativa do ar e do oxigênio em transistores e células solares produzidos a partir de derivados de politiofeno.
Conforme visto na Seção 4.1.4, em um primeiro momento, a exposição à atmosfera terrestre (São Paulo – SP) aumenta a condutividade do filme polimérico e, consequentemente, atua na redução da modulação on-off do TFT. Tal efeito é reversível em determinadas condições de pressão e temperatura [186]. A longo prazo, no entanto, devido à formação de grupos carbonilas e sulfurosos na cadeia polimérica, a resistividade do dispositivo aumenta de forma permanente.
Em relação à acetona, sua detecção teve por objetivo desenvolver um novo método para auxiliar no diagnóstico médico de diabetes ou em testes de glicemia [203]. Em casos de pacientes na condição de hiperglicemia, ocorre o aumento de corpos cetônicos no sangue [207, 208]. No entanto, estes corpos também podem estar presentes na respiração humana em níveis que variam de centenas de ppb a unidades de ppm como consequência de diabetes ou do descontrole de glicemia. Os diabéticos apresentam ausência de expressão da insulina ou deficiência de expressão de receptores de insulina celulares para o metabolismo de glicose. Em pacientes dependentes deste hormônio, o controle rápido da glicemia auxilia na determinação do momento adequado de injeção da insulina intramuscular. Ademais, acetona também pode estar presente na expiração de pacientes com câncer de pulmão [209].
De acordo com os resultados da Figura 4.63 à Figura 4.67, o comportamento de sensores químicos e TFTs bottom gate com filmes de P3HT de espessura não-nula (d ≠ 0) face os analitos gasosos citados é qualitativamente idêntico. Tendo por base também os dados de sensibilidade da Tabela 4.8, a resposta destes dispositivos pode ser resumida da seguinte forma: (i) o principal mecanismo de interação é por alterações na condutividade do filme de P3HT, ou seja, |R/R0| ≫
|C/C0|; (ii) a maior sensibilidade ocorre para NH3, único analito responsável por incrementar R –
e, consequentemente, diminuir ID e FET – ao ser inserido na câmara. A importância do filme polimérico nestes sensores é demonstrada pela resposta do sensor químico com d = 0. Neste caso, destacam-se as seguintes diferenças: (i) o principal mecanismo de interação é por alterações na capacitância do meio entre os eletrodos interdigitados, ou seja, |C/C0| ≫ |R/R0|; (ii) a maior
sensibilidade ocorre para NH3, porém também para H2O, responsáveis por incrementar C; (iii)
CHCl3 é o único analito responsável por reduzir C ao ser inserido na câmara.
A análise PCA da Figura 4.72 confirmam a possibilidade de detectar NH3 e CHCl3 com o
conjunto de sensores desta tese. No entanto, há uma proximidade significativa no plano definido pelas componentes principais (PC) 1 e 2 entre os pontos correspondentes a H2O, H3COH e
sendo que acetona, em alguns casos, poderia ser detectada. A presença de VT, que se torna mais negativo somente após a inserção de amônia, no conjunto de parâmetros elétricos possibilita a identificação de acetona na Figura 4.72.d. Além disso, outras conclusões podem ser tiradas a partir destes gráficos de PCA e dos valores de sensibilidade da Tabela 4.8. O conjunto multisensorial representado por sensores químicos e TFTs permite determinar c em ppm em atmosfera formada por estes analitos analisados separadamente. Enquanto que os sensores químicos contribuem, principalmente, para detectar c > 2000 ppm, TFTs apresentam tendência a saturar acima deste valor. Enfim, poder-se-ia prever que a presença de NH3 e CHCl3 possa ser confirmada mesmo em
uma atmosfera composta por diversos destes analitos.
O comportamento elétrico do polímero P3HT após contato com amônia gasosa já foi investigado por outros grupos de pesquisa na Europa [210] e na Ásia [211, 212]. Assadi et al. [210] em 1990 monitoraram a dependência de FET e ID em modulo com c(NH3) em TFTs bottom gate/bottom contact sobre n-Si(8 – 13 Ωcm, 300 μm)/Siτ2(300 nm). Os autores observaram que o
decréscimo de ambos os parâmetros era parcialmente reversível, contanto que o tempo de exposição fosse inferior a 20 min. Um dos motivos para normalizar os parâmetros elétricos em relação à atmosfera de referência nesta tese é a presença de uma degradação parcial que persistia mesmo 24 h após os experimentos com NH3. Desta forma, pôde-se fazer uma média dos resultados
obtidos ao longo de 3 semanas de caracterização. Jeong et al. [211] em 2010 incluíram também a variação de VT em TFTs de P3HT sobre p+-Si/SiO2(100 nm). O limite inferior de detecção foi de
10 ppm com tr = 120 – 180 min e reset de ca. 300 s após 200 s de exposição. O deslocamento da tensão de limiar (VT) de até -13 V e o valor de / 0 = 0,60 a 100 ppm foi justificado pela interação
das moléculas dipolares de NH3 adsorvidas no volume ou nos contornos de grão da camada ativa
próximo ao canal do transistor. Essas moléculas se comportam como armadilhas profundas do tipo aceitadoras às cargas elétricas em trânsito na interface dielétrico/semicondutor. Portanto, VT < 0 está relacionado à alterações na função trabalho na interface com o canal, induzidas pela adsorção de moléculas polares.
O trabalho de Tiwari et al. de 2012 [212] confirmou essas observações e buscou reduzir este limite inferior de detecção até 0,1 ppm em TFTs de P3HT sobre n+-Si/SiO
2(300 nm). Neste
caso, apesar de tr ser apenas 25 s em resposta a 0,1 ppm de NH3, o reset aumenta de 25 a 250 s ao incrementar c de 0,1 a 25 ppm. Os valores de VT = -39 V e / 0 = 0,40 a 25 ppm foram mais uma vez justificados pela alteração no transporte de carga no filme de P3HT devido a interações do pito
carga-dipolo. Portanto, a difusão e adsorção de NH3 no filme semicondutor produz dois efeitos no
transistor: (1) deslocamento negativo de VT e (2) decréscimo de FET pelo efeito de armadilhamento dipolar. Isto torna ID extremamente sensível a NH3 em transistores, fenômeno amplificado pela
alteração conjunta de VT e FET. Outra interpretação para este fenômeno é a desdopagem do polímero que também pode ocorrer de duas formas: (1) NH3 compensa o efeito de dopantes
residuais no filme oriundos da síntese de P3HT ou de seu processamento; ou ainda (2) pode compensar o ambiente oxidante, devido à presença de O2 e H2O. Assim como nesta tese, os autores
realizaram as medições em ar atmosférico e consideraram o efeito da mesma desprezível em comparação aos de NH3. Mais que isso, a presença de uma atmosfera oxidante pode ser responsável
por VT ainda maiores.
A utilização de TFTs não representa apenas uma vantagem na quantificação de concentrações inferiores a 1000 ppm. Se os valores da Tabela 4.8 fossem normalizados pela relação W/L da geometria de eletrodos empregada, então não se teriam dúvidas de que TFTs são mais sensíveis que sensores químicos construídos a partir do mesmo filme semicondutor. Sejam W = 502 mm e L = 10 μm em sensores químicos e W = 1,1 mm e L = 4 ou 9 μm em TFTs, construiu-se a Tabela 5.4 dos dados da Tabela 4.8 normalizados pelas dimensões dos eletrodos. Considerou-se também que a sensibilidade a NH3 é significativamente influenciada pelo incremento na quantidade
de moléculas de H2O oriundas do hidróxido de amônio. Dado que NH4OH está dissolvido em H2O
em fração mássica de 27 – 30 %, a sensibilidade de uma variável qualquer (x) a NH3 poderia ser
recalculada por:
H O
x x k OH NH x x NH x x 2 0 4 0 3 0 (18),onde k = 2,21 – 2,55 é a razão entre c em ppm de H2O por c de NH3 dentro da câmara. Comparando-
se os resultados para L ≈ 10 μm, observa-se que ID/ID0 e FET/ FET0 são 380 – 460 vezes superiores a R/R0 em resposta a NH3, 460 – 910 em H2O, 790 – 2700 em H3COH, 1500 – 5900
em (CH3)2CO e 2600 – 3300 em CHCl3. Estes valores indicam que TFTs aumentam a sensibilidade
do conjunto, principalmente, a baixas concentrações de metanol, acetona e clorfórmio.
A sensibilidade de ID/ID0 e FET/ FET0 calculada para L = 9 μm é 2,3 vezes superior a de L = 4 μm em resposta a σH3, 4,8 – 5,2 em H2O, 2,1 – 10,4 em H3COH, 4,0 – 4,6 em (CH3)2CO e 2,6
– 2,7 em CHCl3. Neste caso, um eventual prejuízo, devido à diminuição de ID e FET ao aumentar o comprimento de canal, pode ser compensado pelo ganho de sensibilidade principalmente a vapor d’água, metanol e acetona. Transistores com L = 20 μm apresentam capacidade de detecção ainda superior aos de 10 μm, porém foram omitidos deste trabalho. Provavelmente, o potencial de detecção deste sistema multisensorial poderia ser aumentado empregando-se eletrodos interdigitados também em TFTs e através de outros semicondutores poliméricos que possuíssem um perfil de sensibilidade em relação a estes gases, preferencialmente, complementar ao do P3HT.
Tabela 5.4 – Sensibilidade (10-9 %/ppm) da Tabela 4.8 normalizada por W/L. Os valores são variações percentuais em
relação a atmosfera de referência por 1 ppm de acréscimo em c.
Analito
Sensores químicos TFTs bottom gate/bottom contact
d (nm) R0 R 0 C C L (μm) D0 D I I *10-3 0 FET FET *10-3 0 T T V V *10-3 NH3 0 -182 ± 45 251 ± 64 4 ± 1 -826 ± 81 -799 ± 85 -111 ± 14 44 ± 3 4960 ± 460 -93,1 ± 8,4 9 ± 1 -1910 ± 162 -1860 ± 163 -458 ± 55 79 ± 4 4160 ± 360 -107 ± 7 H2O 0 -189 ± 23 373 ± 28 4 ± 1 22,9 ± 2,9 13,0 ± 1,5 8,7 ± 0,3 44 ± 3 -129 ± 11 14,1 ± 2,6 9 ± 1 118 ± 14 62,9 ± 4,7 28,6 ± 1,6 79 ± 4 -138 ± 14 9,4 ± 2,6 H3COH 0 -36,9 ± 3,6 55,6 ± 4,2 4 ± 1 6,2 ± 0,6 17,6 ± 6,7 4,4 ± 0,4 44 ± 3 -24,1 ± 2,8 1,8 ± 0,2 9 ± 1 65,0 ± 8,9 36,2 ± 2,7 13,8 ± 1,5 79 ± 4 -45,6 ± 4,6 1,6 ± 0,4 (CH3)2CO 0 -23,3 ± 2,2 34,1 ± 4,2 4 ± 1 13,4 ± 2,6 8,0 ± 1,3 7,7 ± 1,0 44 ± 3 -10,4 ± 1,4 2,0 ± 0,4 9 ± 1 61,4 ± 4,5 31,7 ± 4,7 34,2 ± 3,1 79 ± 4 -21,5 ± 1,6 4,0 ± 0,4 CHCl3 0 9,4 ± 1,6 -5,8 ± 1,0 4 ± 1 52,1 ± 7,7 59,6 ± 9,5 3,9 ± 0,7 44 ± 3 -53,8 ± 3,0 6,8 ± 0,6 9 ± 1 138 ± 18 161 ± 21 35,2 ± 3,7 79 ± 4 -49,2 ± 4,4 3,2 ± 0,8 Fonte: Cavallari (2014)
A vantagem de se empregar TFTs para detectar estes analitos transparece em |R/R0| da
grandeza para ambos os sensores químicos. A redução de espessura forneceu um ganho de sensibilidade de apenas 19 % em resposta a NH3, enquanto que este aumento é de 3800 – 4600 %
com TFTs. Somando-se a este fato a importância de VT no gráfico PCA da Figura 4.72, comprova- se o papel do eletrodo de porta no transistor, que é responsável por amplificar o sinal que seria obtido em um sensor químico em centenas ou até milhares de vezes. Além disso, a porta permite concentrar o transporte de cargas em um canal em acumulação de espessura menor ou igual a 10 nm [180, 181]. Visto que d = 29 nm no TFT, o aumento significativo de |R/R0| indica que a
passagem de corrente elétrica ocorre em dimensões espaciais inferiores ordens de grandeza a de sensores químicos, devido à presença do eletrodo de porta.
A sensibilidade |R/R0| da Tabela 5.4 para d ≠ 0 em resposta a σH3 é 30 – 38 vezes superior
à resposta a H2O, 91 – 206 a de H3COH, 193 – 478 a de (CH3)2CO e 84 – 92 a de CHCl3. Apesar
do volume de NH4OH injetado na câmara ser em média 1/10 do volume de metanol, acetona e
clorofórmio, próximo à precisão da microseringa, observa-se que a sensibilidade a NH3 pode ser
de até quase três ordens de grandeza superior a destes solventes. Neste caso, o degrau após a entrada de NH3 tendeu a ser sempre 10 vezes superior e, por este motivo, seu tempo de resposta (tr) da Tabela 4.9 tendeu a ser comparável ao obtido para metanol, acetona e clorofórmio. Apesar de responder após 4 s da injeção de NH4OH líquido, a estabilização demorava de 1 a 2 min para 100
a 200 ppm de NH3. Caso fosse possível reduzir c a valores inferiores a 10 ppm, provavelmente o
tempo de resposta e o reset seriam inferiores a 30 e 100 s, respectivamente [212]. A comparação da Tabela 5.5 entre o desempenho de TFTs de P3HT na detecção de NH3 desta tese com trabalho
prévios confirma o potencial desses dispositivos para aplicação comercial em sensores de amônia. A elevada sensibilidade apresentada por Tiwari et al. [212] é provavelmente devida aos elevados potenciais de polarização aplicados ao TFT e baixos valores de concentração investigados.
σo caso do vapor d’água, a sensibilidade de R/R0 da Tabela 5.4 calculada para d ≠ 0 é 3,0
– 5,4 vezes superior à resposta a H3COH, 6,4 – 12 a de (CH3)2CO e 2,4 – 2,8 a de CHCl3. Apesar
da sensibilidade ao vapor d’água ser no máximo 10 vezes superior a destes solventes, o tempo de resposta correspondente à injeção de 1/10 de volume de H2O U.P. produziu um tempo de resposta
4 – 6 vezes maior aos demais. Acrescentando-se o fato que, durante os experimentos, d(R/R0)/dt
em resposta a H2O era menor que a em NH3 no primeiro minuto após a inserção do analito na
câmara, poder-se-ia dizer que tr é limitado pela taxa de evaporação do solvente (dependente de sua volatilidade) e sua difusão através da camara. Além disso, há uma dependência direta deste
parâmetro com o volume de analito injetado na câmara. Se tr para d ≠ 0 for normalizado pelo produto da sensibilidade pela concentração em que o mesmo foi obtido, ou seja, ��/ �∆�
�� , este
passa a ser 249 ± 19, 13900 ± 280 e 17800 ± 240 s em resposta a NH3, CHCl3 e H2O,
respectivamente.
Tabela 5.5 – Quadro comparativo de sensibilidade (10-3 %/ppm) à amônia normalizada por W/L. Os valores são
variações percentuais em relação a atmosfera de referência por 1 ppm de acréscimo em c.
Ref. Ano L (μm) W (mm) c (ppm) VDS (V) VGS (V) - D0 D I I - 0 FET FET [211] 2010 100 13 0 – 100 -1 0 3,1 2,3 [212] 2012 50 2 0 – 25 -60 -30 60 99 – 2014 9 ± 1 1,100 ± 0,001 0 – 100 -1 0 4,9 4,7 Fonte: Cavallari (2014)
Chang e coautores investigaram a resposta elétrica de derivados de PTh sobre n+-Si/SiO 2(95
nm) a álcoois, ácidos orgânicos, aldeídos e aminas [137]. Dentres os VOCs estudados, VT de TFTs de P3HT por spin coating se mostrou mais sensível a ácidos, enquanto que FET a álcoois, aldeídos e aminas. A sensibilidade ao metanol, no entanto, foi a menor dos álcoois estudados, sendo que esta era diretamente proporcional ao comprimento da cadeia alquílica. O deslocamento de VT em atmosfera de álcool foi sempre positivo, de acordo com o que foi observado neste trabalho. Além disso, os autores destacaram também a repetibilidade e reversibilidade desta resposta, pois sensores inorgânicos são, em geral, degradados por álcoois.
Estudos semelhantes ao da Seção 4.1.5 são encontrados na literatura, principalmente, para sensores químicos [213, 214]. Li et al.[213] em 2007 monitoraram alerações na condutância (G) de filmes obtidos de derivados de PTh para detectar hidrocarbonetos alifáticos, derivados halogenados, compostos aromáticos, álcoois, cetonas e nitrilas. P3HT se mostrou mais sensível a etanol, diclorometano e metanol, na ordem apresentada aqui, através do aumento de G/G0. Apesar
da sensibilidade do sensor a H3COH ser 5,1 vezes superior a (CH3)2CO, os gráficos PCA
apresentados por Li et al. agrupa estes dois solventes. Os autores acreditam que múltiplos mecanismos existam e ocorram simultaneamente durante a exposição ao analito. Visto que as medições são a temperatura ambiente e a resposta do sensor é reversível, a possibilidade de reação
química entre moléculas do polímero e do analito foram descartadas. Além disso, dado que P3HT sempre apresentou G/G0 > 0 em resposta a analitos polares, acredita-se que a adsorção desses
analitos polares na cadeia polimérica gere um momento de dipolo induzido suficiente para incrementar a interação eletrostática entre as moléculas do polímero. Portanto, a explicação para o aumento de G é que o momento de dipolo induzido reduz o espaçamento médio entre as cadeias poliméricas, aumentando a densidade de estados disponíveis para hopping de pôlarons de uma cadeia a outra. Por outro lado, o decréscimo de G após exposição a solventes apolares é interpretado como decorrente de um inchaço do filme. Acredita-se que estas moléculas apolares produzam o efeito inverso, isto é, dissolvam o filme polimérico e aumentem o espaçamento entre as cadeias poliméricas.
Resultados e justificativas semelhantes foram apresentadas por Im et al. [214] em 2011. Os autores, no entanto, investigaram também o efeito de CHCl3 nestes dispositivos e empregaram
outros semicondutores. Constatou-se que P3HT é mais sensível a metilfosfonato de diisopropilo (DIMP) e menos sensível em ordem decrescente a etanol, metanol, tolueno, clorofórmio e hexano. A análise PCA apontou uma separação significativa dos dados correspondentes a H3COH e CHCl3
no espaço bidimensional definido pelas componentes principais 1 e 2. O tempo de resposta esteve próximo a 105 s, mas o reset foi lento de até 14 min. Assim como nesta tese, os autores limitaram o intervalo de estudo a um mês, devido a instabilidades na resposta elétrica de sensores de P3HT. Os autores acreditam que a linha de base não se manteve constante no tempo, provavelmente devido à presença de O2 dissolvido nos analitos em estado líquido, antes do borbulhador com gás
N2 seco. Destaca-se a sensibilidade de P3HT a álcoois, importante para aplicações em bafômetros,
conforme visto no começo desta Seção. O desempenho de sensores químicos de P3HT na detecção de VOCs apresentados nesta tese se comparado a trabalhos prévios na Tabela 5.6 apresenta características semelhantes de seletividade, porém discrepâncias quantitativas na sensibilidade. Verifica-se que os maiores valores de R/R0 aparece em resposta as moléculas mais polares, tais
como H3COH e (CH3)2CO. A polaridade do analito na Tabela 5.6 está identificada por D, momento de dipolo elétrico da molécula, medido em Debye [206]. A relação entre D dos analitos e os parâmetros elétricos dos sensores é perceptível, principalmente, para C/C0 do sensor químico
sem filme polimérico. Neste caso, conforme a Tabela 5.7, a dificuldade em detectar CHCl3 é
Tabela 5.6 – Sensibilidade (10-4 %/ppm) de sensores químicos de P3HT. Os valores são variações percentuais em
relação a atmosfera de referência por 1 ppm de acréscimo em c.
Analito μD (D) c (ppm) d (nm) R0 R Ref. H3COH 1,70 ± 0,02 13284 ± 27 > 1000 72000 44 ± 3 – 56 -12,1 ± 1,4 -6,4 -11,0 – [213] [214] (CH3)2CO 2,88 ± 0,03 7332 ± 15 3500 44 ± 3 – -5,2 ± 0,7 -1,3 – [213] CHCl3 1,04 ± 0,02 6660 ± 14 69500 44 ± 3 56 -27,0 ± 1,5 -1,3 – [214] Fonte: Cavallari (2014)
Tabela 5.7 – Sensibilidade (10-4 %/ppm) de sensores químicos sem filme de P3HT. Os valores são variações
percentuais em relação a atmosfera de referência por 1 ppm de acréscimo em c.
Analito κ (20 ºC) μD (D) c (ppm) C0 C NH3 16,61 1,4718 ± 0,0002 428 ± 16 126 ± 32 H2O 80,1 1,8546 ± 0,0040 2486 ± 62 187 ± 14 H3COH 33,0 1,70 ± 0,02 13284 ± 27 27,9 ± 2,1 (CH3)2CO 21,01 2,88 ± 0,03 7332 ± 15 17,1 ± 2,1 CHCl3 4,81 1,04 ± 0,02 6660 ± 14 -2,9 ± 0,5 Fonte: Cavallari (2014)
Os resultados discutidos nesta Seção são importantes por unirem dois tipos diferentes de dispositivos elétricos, i.e. sensores químicos e transistores, e estudar simultaneamente a resposta destes a um conjunto de analitos, cuja detecção possui aplicação direta na agroindústria e em diagnósticos médicos. A redução do limite inferior inferior de detecção até unidades de ppm, desejável para a correta aplicação destes sensores na medicina, requer alterações futuras no sistema de caracterização para atingir valores menores de c e nos eletrodos para aumentar a sensibilidade dos dispositivos.
6. CONCLUSÕES
Filmes finos e camadas espessas de P3HT foram investigados por microscopia de força atômica (MFA) e perfilometria. Os principais parâmetros variados foram concentração (c) e solvente da solução polimérica, além da técnica e parâmetros de deposição. Dentre os solventes