Electrochemical surface modification of Single walled carbon nanotubes and graphene-based electrodes for (bio)sensing applications

I sensori sono dispositivi che presentano innumerevoli applicazioni, dalla rilevazione di molecole gassose fino al tracciamento di segnali chimici in sistemi biologici. Elettrodi costituiti da nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNTs) e/o grafene hanno dimostrato di essere eccelenti materiali per lo svilupo di biosensori elettrochimici; essi mostrano ottime proprietà elettroniche ed eccellente trasporto di carica (mono-bidimensionale), possono essere utilizzati direttamente come nanoelettrodi, e possono promuovere elettrocatalisi alla superficie. Questo lavoro di tesi è focalizzato sulla preparazione e caratterizzazione di elettrodi a base di SWCNT e grafene, opportunamente funzionalizzati elettrochimicamente, per applicazioni nel campo della sensoristica. Inizialmente è stata studiata la topografia, composizione superficiale, proprietà elettriche e ottiche di elettrodi a base di nanotubi di carbonio. La stessa caratterizzazione è stata effettuata su film a base di grafene che mostrano valori di resistenza più elevati rispetto ai film di nanotubi. La funzionalizzazione elettrochimica delle superfici elettrodiche è stata condotta seguendo due strategie (i) l´elettrografting di sali di aril-diazonio, e (ii) la addizione elettrofilica di 1,3- benzoditiolilio tetrafluoroborate (BDYT). Le modifiche delle superfici elettrodiche sono state studiate dal punto di vista sia qualitativo che quantitativo, al fine di valutare come il grado di funzionalizzazione e la loro composizione superficiale. L´utilizzo di tecniche quali la spettroscopia Raman, diffrazione di raggi X, microscopia a forza atomica (AFM), e altre tecniche elettrochimiche confermano la formazione di nuovi legami covalenti carbonio-carbonio tra i precursori e la superficie elettrodica.