I polimeri a conduzione intrinseca (ICP) hanno ricevuto un'attenzione significativa grazie alle loro proprietà eccezionali. Questi includono eccellente stabilità chimica, termica e ossidativa, proprietà elettriche regolabili, capacità catalitiche, caratteristiche ottiche e meccaniche e altro ancora. Gli ICP sono utilizzati in una miriade di applicazioni: in sensori, rivestimenti antistatici, diodi emettitori di luce, transistor, dispositivi flessibili e come materiale attivo in dispositivi elettrocromici, ad esempio finestre «intelligenti» che regolano la quantità di luce che passa attraverso.

Il poli(3,4-etilendiossitiofene), altrimenti noto come PEDOT, è uno degli ICP più promettenti sul mercato. Ciò è dovuto alla sua elevata conduttività, stabilità elettrochimica, proprietà catalitiche, elevata insolubilità in quasi tutti i solventi comuni e interessanti proprietà elettrocromiche (cioè trasparente nello stato drogato e colorato nello stato neutro). In questa nota applicativa, il film PEDOT viene valutato mediante tecniche spettroelettrochimiche.

La spettroelettrochimica Raman è stata impiegata per la caratterizzazione delle impronte digitali dei diversi stati di ossidazione, neutro e drogato, del PEDOT depositato sull'Au SPE. Lo spettro dello stato neutro è stato ottenuto a -0,40 V (Figura 2, linea blu) e p-doped PEDOT a +0.50 V (Figura 2, linea rossa) in 0.1 mol/L lithium perchlorate (LiClO₄) in soluzione acquosa.

Le assegnazioni delle modalità vibrazionali per ciascuna banda Raman sono elencate nella Tabella 2. Le modalità vibrazionali caratteristiche dipendono dallo stato di ossidazione del polimero, in particolare quelle situate nella regione di spostamento Raman (1100–1600 cm-1). Diverse bande Raman di PEDOT vengono spostate verso l'alto nello stato doped. Si noti che sebbene la modalità vibrazionale di allungamento inter-anello Cα-Cα’ non sia rilevata nel PEDOT neutro, è osservata a 1293 cm-1 nello stato doped.

Preziose informazioni qualitative fornite dalla spettroelettrochimica UV-Vis consentono la completa caratterizzazione del film PEDOT precedentemente depositato sull'elettrodo di lavoro in oro. Gli esperimenti spettroelettrochimici sono stati eseguiti in una soluzione acquosa di LiClO4 da 0,1 mol/L, scansionando il potenziale da 0,00 V a +0,70 V e di nuovo a -0,40 V a 0,05 V/s per due cicli. Gli spettri UV-Vis sono stati registrati in configurazione di riflessione (tempo di integrazione di 300 ms), risultando in quasi 300 spettri raccolti durante l'esperimento elettrochimico. La sincronizzazione delle risposte elettrochimiche e spettroscopiche è completamente assicurata dallo strumento SPELEC.

La voltammetria ciclica (Figura 3a) non mostra alcun picco elettrochimico notevole associato al cambiamento dello stato di ossidazione del PEDOT. Tuttavia, negli spettri registrati simultaneamente si osserva chiaramente una banda UV-Vis centrata a 525 nm (Figura 3b).

L'evoluzione della banda di assorbimento a 525 nm al variare del potenziale è mostrata nella Figura 4. Inizialmente, l'assorbanza diminuisce da 0,00 V a +0,70 V. Nella scansione all'indietro, l'assorbanza aumenta fino a -0,40 V e diminuisce fino a 0,00 V, dove raggiunge un valore simile a quello dell'inizio dell'esperimento. Nella seconda scansione, il segnale spettroscopico mostra lo stesso comportamento spettroelettrochimico. L'assorbanza a 525 nm a -0,40 V raggiunge lo stesso valore in entrambi i cicli, dimostrando la stabilità di questo film per almeno due cicli.

L'evoluzione di questa banda di assorbanza con il potenziale concorda con le proprietà elettrocromiche del PEDOT, essendo incolore nello stato drogato a potenziali positivi, mentre è colorata nello stato neutro a potenziali negativi.

La Figura 5 mostra il relativo voltabsorbtogramma derivato (dAbs/dt rispetto al potenziale) a 525 nm. La curva derivativa è correlata solo alla componente faradaica del flusso di corrente concomitante. Come si può osservare nella Figura 5, questa curva derivativa dimostra i processi di drogaggio e de-doping del polimero attraverso il suo comportamento reversibile.

1. Feng, Z.-Q.; Wu, J.; Cho, W.; et al. Highly Aligned Poly(3,4-Ethylene Dioxythiophene) (PEDOT) Nano- and Microscale Fibers and Tubes. Polymer 2013, 54 (2), 702–708. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2012.10.057.
2. Garreau, S.; Louarn, G.; Froyer, G.; et al. Spectroelectrochemical Studies of the C₁₄-Alkyl Derivative of Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene) (PEDT). Electrochimica Acta 2001, 46 (8), 1207–1214. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(00)00693-9.
3. Tran-Van, F.; Garreau, S.; Louarn, G.; et al. Fully Undoped and Soluble Oligo(3,4-Ethylenedioxythiophene)s: Spectroscopic Study and Electrochemical Characterization. J. Mater. Chem. 2001, 11 (5), 1378–1382. https://doi.org/10.1039/b100033k.

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