Gawrońska Andżelika
Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej
Pracownia Teorii i Zastosowań Elektrod
Modyfikacja powierzchni elektrod hydrożelem czułym na pH i na reakcje redoks
Andżelika Gawrońska
Promotor: prof. dr hab. Zbigniew Stojek
Opiekun: dr hab. Marcin Karbarz
Modyfikacja powierzchni elektrod środowiskowo czułymi hydrożelami jest prężnie rozwijającym się trendem w elektrochemii [1]. Hydrożele posiadają szereg użytecznych właściwości, tj.: wykazują cechy charakterystyczne dla cieczy i ciał stałych, posiadają dużą zdolność sorpcyjną, elastyczność, odporność termiczną i chemiczną oraz są zwykle biokompatybilne i nietoksyczne. Stosunkowo niewielkie indywidua mogą swobodnie dyfundować w całej objętości materiału, natomiast większe, tj. nanocząstki czy enzymy, są fizycznie unieruchamianie w sieci polimerowej. Specyficzną właściwością hydrożeli jest ich czułość na zmianę czynników zewnętrznych, np. temperatury lub pH, przejawiającą się objętościowym przejściem fazowym. Odwracalny proces przejścia fazowego polega na kurczeniu lub pęcznieniu związanym z wydalaniem lub pochłanianiem wody. Dzięki swoim wyjątkowym właściwościom znalazły one zastosowanie w różnych dziedzinach. Unieruchomienie warstwy hydrożelu na powierzchni elektrod poszerza zakres ich zastosowań. Przykładem wykorzystania takich układów jest możliwość konstrukcji elektrod typu „ON-OFF”, sensorów i biosensorów o kontrolowanym działaniu, a także konstrukcja sztucznych mięśni i zaworów chemicznych. [2]
Celem pracy była modyfikacja powierzchni elektrod hydrożelem czułym na zmiany pH i reakcje redoks. Do syntezy i zakotwiczenia na powierzchni przewodzącej hydrożelu opartego na usieciowanym poli(akrylanie sodu) zastosowano elektrochemicznie indukowaną polimeryzację wolnorodnikową [3]. Metoda ta pozwoliła uzyskać bardzo cienkie (poniżej 100 nm), jednorodne i trwałe warstwy. Tak zmodyfikowane elektrody poddane zostały badaniom wpływu zmiany pH oraz reakcji redoks na stopień napęcznienia warstwy hydrożelowej. Do tego celu użyto mikrowagę kwarcową, która umożliwiła monitorowanie zmian grubości warstwy pod wpływem zmieniających się warunków środowiskowych. pH roztworu zmieniane było przez dodatki niewielkich ilości kwasu lub zasady w zakresie od 2 do 11, natomiast stopień utlenienia próbnika elektrochemicznego – heksaaminorutenu (II)/(III) kontrolowany był woltamperometrycznie lub chronoamperometrycznie. Zarówno zmiany pH jak i stopnia utlenienia próbnika elektrochemicznego prowadziły do szybkich, odwracalnych zmian stopnia napęcznienia warstwy hydrożelowej. Układy posiadające takie właściwości są bardzo interesujące jako potencjalne elektrody typu „switch On-Off”, sztuczne mięśnie i zawory chemiczne/elektrochemiczne.
Literatura:
[1] Katz E., Electroanalysis 28 (2016) 1916-1929.
[2] Karbarz M. et al., Applied Materials Today 9 (2017) 516-532.
[3] Marcisz K., Karbarz M., Stojek Z., J. Solid State Electrochem. 20 (2016) 3263-3270.