Graphene-based nanomaterials innovative tools in electrochemical and microfluidic (bio-)-sensing and in micromotors design

Resumo

El hilo conductor de esta Tesis Doctoral versó en la exploración de las propiedades del grafeno como nueva herramienta en el (bio-)-sensado (microfluídico) electroquímico y en el diseño y desarrollo de micromotores, todo ello dentro del marco más actual de la nanociencia y nanotecnología analíticas. En primer lugar, el grafeno, eje central de esta Tesis Doctoral, es una lámina de átomos de carbono de un átomo de espesor unidos con hibridación sp2, el cual exhibe unas características extraordinarias, entre las que cabe destacar una alta área superficial y elevada conductividad eléctrica. Debido a ello, el grafeno ofrece no sólo una rápida conversión redox que se traduce en altas intensidades de corrientes y, por ello, en un aumento de la sensibilidad analítica, sino también una disminución de la pasivación de la superficie que conlleva una mejora de la precisión del análisis. Asimismo, estas propiedades superficiales permiten una disminución de los potenciales redox pudiendo mejorar la selectividad de la detección. En segundo lugar, los sistemas analíticos miniaturizados y portables de respuesta rápida tales como los (bio-)-sensores electroquímicos, así como los sistemas microfluídicos constituyen plataformas adecuadas para la inclusión de nanomateriales como el grafeno, permitiendo una mejora de sus prestaciones analíticas. De tal forma se desarrollaron aplicaciones innovadoras con relevancia en el campo clínico y de alimentos, empleando métodos de formación de película delgada sobre superficies conductoras y nuevos detectores electroquímicos constituidos exclusivamente por grafeno, y extendidos a otros nanomateriales de carbono en (bio-)-sensado electroquímico y microfluídico. En tercer lugar, la química y propiedades inherentes del grafeno permitieron el desarrollo de nuevos dispositivos en la microescala capaces de convertir energía en movimiento autónomo, micromotores, mucho más rápidos y eficaces, abriendo un futuro prometedor en el desarrollo de nuevos sensores móviles. Por todo ello, en esta Tesis Doctoral se concluyó que el grafeno -en sus distintas variantes y formas químicas- ha demostrado ser un material extraordinario en el diseño y desarrollo de herramientas analíticas de vanguardia tales como los (bio-)-sensores y sistemas microfluídicos electroquímicos así como en otras que podrían decirse de nueva generación como son los micromotores, en la nanociencia y nanotecnología analíticas