Structure-property correlations of synthetic eumelanin towards bioelectronic applications

O pigmento natural conhecido como melanina tem se tornado um material bastante promissor para muitas aplicações tecnológicas, mas principalmente na área emergente da bioeletrônica orgânica devido as suas propriedades de transporte de cargas e biocompatibilidade. Desta forma, esta tese tem como objetivo estudar as propriedades optoeletrônicas de uma série de derivados de melanina e aplicar estes materiais em dispositivos orgânicos. Com isto em mente, derivados sintéticos de melanina foram investigados utilizando técnicas estruturais, ópticas, de ressonância magnética e elétricas para elucidar suas propriedades, em especial as de transporte de carga. Este conjunto de caracterizações inclui técnicas como a espectroscopia de fotoelétrons de raios-X com perfil de profundidade, UV-Vis-NIR, fotoluminescência e elipsometria, ressonância paramagnética eletrônica, condutividade elétrica DC e espectroscopia de impedância eletrônica com controle de hidratação e espalhamento de nêutrons. Mostramos que as melaninas solúveis sintetizadas em água se comportam de maneira similar a amostra padrão (e insolúvel) com pequenas variações que podem estar relacionadas a pequenas diferenças no estado de oxidação das amostras ou a diferentes espessuras dos filmes. Por outro lado, as melaninas sulfonadas se comportam como a amostra padrão, indicando que estes materiais podem ser considerados como parte de compostos da “família melanina”. Contudo, existem pelo menos duas importantes diferenças: ela aparenta ter uma menor condutividade iônica, provavelmente devido aos grupos sulfonados substituindo os prótons condutores disponíveis. Entretanto, isto é compensado pelo fato de que a melanina sulfonada apresenta maior facilidade de formação de filmes finos em diferentes superfícies o que a torna mais atrativa para aplicação em dispositivos. Demonstramos ainda que a SMel (um dos derivados de melanina sulfonados) é um material sensível ao pH em um eletrodo impresso de carbono/grafeno, ou seja, em um sensor. Este dispositivo pode ser considerado a prova de conceito de que as amostras sulfonadas podem atuar como um material para transdução para aplicações bioeletrônicas. (AU)