"Impacto da espessura na capacitância de filmes de PEDOT:PSS"

Autores: Renan Colucci, Renato Vitalino Gonçalves, Gregório Couto Faria.

Instituições: Instituto de Física de São Carlos.

Autor apresentador: Renan Colucci.

Resumo: Dispositivos eletroquímicos orgânicos (DEOs) operam através da oxidação/redução do filme polimérico, devido à absorção de íons pelo volume e sua interação com as moléculas orgânicas, afetando assim suas características físico-químicas. Alguns exemplos de DEOs são: biossensores, dispositivos eletrocrômicos, baterias orgânicas, memórias de sinapses artificiais e entre outros.1 Apesar dos avanços recentes na fabricação de dispositivos e desenvolvimento de materiais, pouco se sabe sobre a interação fundamental entre as espécies iônicas e as moléculas orgânicas da camada ativa. Recentemente foi demonstrado que o quantidade de espécie iônica que penetra no filme polimérico em contato com uma solução eletrolítica cresce linearmente com o volume do mesmo, dando origem a uma espécie de capacitância volumétrica.2 No entanto, devido a efeitos secundários, como a hidratação incompleta do filme e a saturação de íons perto da interface eletrólito-polímero, há uma espessura máxima que os íons podem penetrar. Com o intuito de investigar tais fenômenos, produzimos filmes de PEDOT:PSS sobre eletrodos de ouro, mantendo a área superficial constante, porém, com diferentes espessuras. As medidas foram realizadas utilizando um eletrólito de cloreto de potássio com concentração de 100 mM em solução aquosa. Os resultados das medidas elétricas demonstram que a capacitância volumétrica se mantém constante até a espessura 800 nm. A partir desse valor apresenta uma queda sistemática, indicando perda da eficiência de penetração dos íons. Através de medidas de espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) em perfis de profundidade, confirmamos que a contagem de cátions de potássio para regiões distantes da interface eletrólito-polímero decresce com a espessura. Tal resultado é de suma importância para a compreensão da natureza da capacitância volumétrica e parâmetros importantes que dela depende em DEOs.

Referências:

1. Paulsen, BD. et al. Nat. Mat. 2019.

2. Rivnay, J. et al. Sci. Adv. 2015.

Link do vídeo: https://youtu.be/YVNebdSuEg8

Link da sala do Meet: https://meet.google.com/ynr-htcp-him