Estudos cinéticos, morfológicos e espectroscópicos de nanocompósitos Pedot-AuNPs estabilizados por goma de acácia em dispersão aquosa

Abstract

Resumo: O desenvolvimento de compósitos condutores é uma área de grande interesse tecnológico, no que se refere à ampla variedade de aplicações nas quais esses materiais podem ser empregados, que abrange desde a produção de dispositivos eletrocrômicos até sensores e sistemas eletrocatalíticos. Com a processabilidade desses materiais em meio aquoso utilizando polímeros naturais, essa gama de aplicações se torna ainda maior, já que uma matriz de origem natural com inerente biocompatibilidade possibilita o emprego desses materiais em sistemas vivos como no desenvolvimento de biossensores e de dispositivos liberadores de drogas. Nessa perspectiva, foi realizado o estudo da síntese de nanocompósitos contendo o polímero condutor poli(3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT) e nanopartículas de ouro (AuNPs) em dispersão aquosa de goma arábica comercial obtida de árvores do gênero Acacia (GA). Essa proposta se baseia na modificação do emprego de moléculas sintéticas tradicionalmente utilizadas como estabilizantes de dispersões coloidais para uma substância oriunda de fonte renovável. Isto abre um campo de investigação para desenvolvimento de produtos com alto valor agregado baseados no extrato gomoso da espécie de Acacia cultivada no Brasil. Os resultados obtidos mostraram que além da GA ser um excelente estabilizante para os compósitos estudados, a variação na sua concentração durante a síntese desses materiais, possibilitou o controle de propriedades como tamanho e polidispersividade das AuNPs, bem como morfologia e comportamento eletroquímico dos filmes compósitos. Além disso, a abordagem cinética empregada mostrou ser uma ferramenta inovadora no controle de propriedades dos nanomateriais e na elucidação da influência dos reagentes e dos estabilizantes nos mecanismos de formação.

Abstract: The development of conductive composites is a research area with great technological interest, as regards the wide range of applications which can be given to these materials, accomplishing from the production of electrochromic devices to sensors and electrocatalytic systems. By processing these materials in aqueous media making use of natural polymers, this scope of applications becomes even wider, since a natural based matrix with inherent biocompatibility allows the usage of such materials in living systems as on the development of biosensors and of drug-delivery devices. In this perspective, the study on the synthesis of nanocomposites containing the conductive polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and gold nanoparticles (AuNPs) was performed in aqueous dispersion using commercial Arabic gum obtained from Acacia trees (GA). The proposal is based upon the modification of using synthetic molecules traditionally employed as stabilizers in colloidal dispersions to a substance obtained from renewable resources. It also opens up a field of investigation for the development of products with high added value based on the gummous extract from the Acacia species cultivated in Brazil. The achieved results showed that besides GA being an excellent stabilizer for the studied nanocomposites, by the variation of its concentration during the synthesis of these materials, the control of some properties was possible, namely size and polydispersity of AuNPs, as well as morphology and electrochemical behavior of composite films. Moreover, the kinetic approach employed in this research showed to be an innovative tool on the control of nanomaterials properties and on the elucidation of how reactants and stabilizers influence formation mechanisms.