Studio di transistor elettrochimici e loro applicazioni

In questa tesi, utilizzando le particolari proprietà del polimero conduttivo poli(3,4-etilenediossitiofene) drogato con polistirene sulfonato , o PEDOT:PSS, sono stati realizzati dei transistor elettrochimici organici (OECTs), in cui il gate e canale source-drain sono stati realizzati depositando su substrato di vetro film sottili di questo polimero. I dispositivi realizzati sono stati caratterizzati, per comprenderne meglio le funzionalità e le proprietà per possibili applicazioni future, in particolare come sensori di glucosio. Il PEDOT:PSS è uno dei materiali più studiati per applicazioni della bioelettronica in virtù della sua grande stabilità chimica e termica, della reversibilità del suo processo di drogaggio, della grande conducibilità e delle sue proprietà elettrochimiche, nonché della sua attività in un vasto range di pH. Vengono trattate nell’elaborato anche le tecniche di deposizione di questo polimero per la creazione di film sottili, necessari per le varie applicazioni nell’ambito della bioelettronica organica, la quale si propone di unire la biologia e l’elettronica in un mutuale scambio di informazioni e segnali. Questa interazione si sta verificando soprattutto nel campo sanitario, come si può evincere dagli esempi riportati nella trattazione. Si conclude la parte teorica con una descrizione degli OECTs: viene spiegata la loro struttura, la capacità di connettere conducibilità ionica ed elettronica e il loro funzionamento, inserendo anche un confronto con i FET (“Field Effect Transistor”), per agevolare la comprensione dei meccanismi presenti in questi strumenti. Per la parte sperimentale si presenta invece una descrizione dettagliata dei procedimenti, degli strumenti e degli accorgimenti usati nel fabbricare i transistor sui quali si è lavorato in laboratorio, riportando anche una piccola esposizione sulle principali misure effettuate: curve caratterische I–V, transcaratteristiche e misure di corrente nel tempo sono le principali acquisizioni fatte per studiare i dispositivi. E’ stata studiata la diversa risposta degli OECTs al variare della concentrazione di PBS in soluzione, mostrando un generale rallentamento dei processi e una diminuzione della capacità di modificare la corrente source-drain al calare della concentrazione. In seguito, è stato effettuato un confronto tra transistor appena fatti e gli stessi analizzati dopo un mese, osservando una riduzione della corrente e quindi della conducibilità, seppur senza una modifica qualitativa delle curve caratteristiche (che mantengono il loro andamento). Per quanto riguarda la possibilità di usare questi dispositivi come sensori di glucosio, si introduce uno studio preliminare sulla risposta di un transistor, il cui gate è stato funzionalizzato con ferrocene, alla presenza di glucosio e glucosio ossidasi, un enzima necessario al trasferimento di elettroni, nella soluzione elettrolitica, seppur con qualche difficoltà, per via della mancanza di informazioni sui parametri da utilizzare e il range in cui compiere le misure (tuttora oggetto di ricerca).

Development of a relationship between physical parameters of tsunami waves and tsunami intensity based on macroscopic effects and its application to the Italian tsunami database

Tsunamis are rare events. However, their impact can be devastating and it may extend to large geographical areas. For low-probability high-impact events like tsunamis, it is crucial to implement all possible actions to mitigate the risk. The tsunami hazard assessment is the result of a scientific process that integrates traditional geological methods, numerical modelling and the analysis of tsunami sources and historical records. For this reason, analysing past events and understanding how they interacted with the land is the only way to inform tsunami source and propagation models, and quantitatively test forecast models like hazard analyses. The primary objective of this thesis is to establish an explicit relationship between the macroscopic intensity, derived from historical descriptions, and the quantitative physical parameters measuring tsunami waves. This is done first by defining an approximate estimation method based on a simplified 1D physical onshore propagation model to convert the available observations into one reference physical metric. Wave height at the coast was chosen as the reference due to its stability and independence of inland effects. This method was then implemented for a set of well-known past events to build a homogeneous dataset with both macroseismic intensity and wave height. By performing an orthogonal regression, a direct and invertible empirical relationship could be established between the two parameters, accounting for their relevant uncertainties. The target relationship is extensively tested and finally applied to the Italian Tsunami Effect Database (ITED), providing a homogeneous estimation of the wave height for all existing tsunami observations in Italy. This provides the opportunity for meaningful comparison for models and simulations, as well as quantitatively testing tsunami hazard models for the Italian coasts and informing tsunami risk management initiatives.