Università di Modena e Reggio Emilia Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche

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Università di Modena e Reggio Emilia

Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche

GRUPPO DI ELETTRONALISI

http://www.electroanalysis.unimore.it

Renato Seeber Laura Pigani Chiara Zanardi

Fabio Terzi

Stefano Ruggeri

Giulio Maccaferri

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Transduttore

segnale processore di segnale analita

Elemento di conoscimento

dispositivo che converte una grandezza fisica o chimica in una più facilmente misurabile

sensori elettrochimici (potenziometrici e amperometrici), ottici, gravimetrici

Biosensore amperometrico

per glucosio

(3)

Callis JB, lllman DL, Kowalski BR (1987) Process Analytical Chemistry. Anal Chem 59: 624A-637A

(4)

dispositivo che risponde alla concentrazione di una analita con una variazione di corrente

tempo sviluppo e caratterizzazione di 

nuovi materiali messa a

punto della metodica

analitica test in soluzioni di prova

e matrici reali

1 2 3

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modificazione della superficie di elettrodi di Au, Pt, GC

nuovi materiali elettrodici

S S S S

S

R R R R

Polimeri R

conduttori

materiali organici

materiali inorganici nanostrutturati

materiali compositi organici-inorganici

grafene Es. nanoparticelle

metalliche e di ossidi metallici

Au

HS

S S

S HS

S S

S HS

S S

S HS

S S

S HS

S S

S

materiali biologici

Polimeri non conduttori: es. metilmetacrilato

Recettori organici: es. curcumina

Carbon black

1

(6)

tecniche elettrochimiche

tecniche microscopiche

(E)SEM TEM AFM, …

tecniche spettroscopiche

ICP, UV-vis-NIR, Raman, XPS, SERS, XRD,…

5 0 n m 5 0 n m

400 500 600 700 800 900

0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

Absorbance (a. u.)

 (nm)

-0.75 V -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

caratterizzazione

1

(7)

-14.0 -12.0 -10.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0

-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0

i / µA

E / V

bare Au (PV/AuNP ) (PV/PSS) /PV

Cl 6 5

riduzione della monoclorammina analisi di una miscela di ac. ascorbico e dopamina

riduzione dell’acqua ossigenata

prestazioni del sensore in soluzioni di prova

ossidazione del NADH

0,00E+00 5,00E-07 1,00E-06 1,50E-06 2,00E-06

-0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4

E (V)

i (A)

PEDOT

PEDOT/Au-Tannico

2

(8)

analisi dell’epicatechina in biscotti analisi dell’acido ascorbico in yogurt

10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8

i / nA

E/V

i / nA

Pt

Pt/PEDOT B

A

0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 0.1235x10-5

0.1735x10-5

0.2235x10-5

0.2735x10-5

0.3235x10-5

0.3735x10-5

t / s

i / A

analisi del glicerolo in succhi d’uva analisi dell’acido ascorbico in succhi d’arancia

prestazioni del sensore in matrici reali

3

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Sviluppo di sensori amperometrici per l’analisi di parametri di qualità in matrici alimentari

ARGOMENTO DI TESI 1

sviluppo di una lingua elettronica determinazione del contenuto polifenolico di materie prime e derivati

elettrodi a base di carbonio GC SNGC

Grafite

Carbon black

campioni

sviluppo di sensori selettivi

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Sviluppo di ricoprimenti elettrodici innovativi e loro applicazione quali elementi sensibili in biosensori enzimatici

ARGOMENTO DI TESI 2

sintesi di elementi sensibili contenenti:

- mediatori redox - nanomateriali - enzimi

analiti:

- glucosio - NADH

definizione delle prestazioni del sensore in base alla composizione della membrana

(disegno sperimentale)

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Sviluppo di sensori amperometrici a base sol-gel

ARGOMENTO DI TESI 3

- in collaborazione con prof. G. Lusvardi -

silano

HAuCl₄• 3H₂O

grafite

matrice

sol-gel essiccamento

all’aria dei capillari riscaldamento in stufa

elettrodi sol-gel con nanoparticelle di oro SEM

caratterizzazione microscopica, spettroscopica ed elettrochimica

TEM

EDS CV

definizione delle prestazioni del sensore Studio delle proprietà chimico-fisiche del

materiale in funzione delle condizioni di sintesi del sol-gel e delle nanoparticelle

(12)

Sviluppo di sensori amperometrici per il riconoscimento chirale

ARGOMENTO DI TESI 4

N

S

3

ricerca delle condizioni di crescita del film

caratterizzazione del film polimerico:

- misure elettrochimiche - EQCM

- spettroelettrochimica UV-Vis - SEM

studio della risposta del sensore ad analiti chirali

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sviluppo di inchiostri conduttivi contenenti nanomateriali per lo sviluppo di sensori amperometrici su carta

ARGOMENTO DI TESI 5

Filter paper slab

Conduc ve track based on ink

Hydrophobic track based on polystyrene

1 cm

Cu-rich region C -rich region

Cella stampata 3D

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Utilizzo di materiali elettrodici non convenzionali per lo sviluppo di sensori per il controllo di processo industriale

ARGOMENTO DI TESI 6

Controllo qualità

Controllo degli scarichi

Riciclo degli scarti