Resumo: Transistores eletrolíticos (EGTs) são amplamente empregados em bioeletrônica devido à sua capacidade de conectar fenômenos iônicos e eletrônicos em um único dispositivo. Em particular, tais dispositivos estão sendo explorados no contexto dos transistores sinápticos, uma classe de dispositivos desenvolvida para imitar o comportamento das sinapses biológicas, com um consumo eficiente de energia. Entre os materiais candidatos, o óxido de grafeno reduzido (rGO) ganhou destaque devido à sua resposta de corrente ambipolar e condutividade ajustável. No entanto, o comportamento dinâmico do EGT rGO permanece significativamente inexplorado. Aqui, a resposta dependente do tempo dos EGTs rGO é sistematicamente investigada sob a aplicação de pulsos de tensão na porta em diferentes escalas de tempo (100 µs a 40 s) e amplitudes (até |±0,8 V|). É observada memória relacionada aos estímulos elétricos pregressos. Para pulsos curtos, respostas de curta duração são observadas. Respostas de longa duração ocorrem para pulsos longos (40 s) a 0,8 V, com efeitos também evidentes para estímulos mais curtos (1 s) e mais fracos (0,6 V). Trem de pulsos rápidos de baixo nível (0,1 V e 100 ms) demonstram ainda a retenção de carga pós-estimulo. Todas essas características são atribuídas a uma interação complexa entre o aprisionamento de íons no filme rGO, a formação de dupla camada elétrica e os processos de transferência de carga. A estabilidade dos EGTs rGO sob aplicação de tensão prolongada também é examinada, visando contribuir para o desenvolvimento de dispositivos mais robustos. Essas descobertas revelam o papel complexo dos íons e dos portadores eletrônicos que governam a transdução íon-elétron e os efeitos de memória induzidos pelas cargas. Isto posiciona os EGTs rGO como componentes promissores para aplicações que exigem pulsos operacionais sustentados, como tecnologias de detecção avançadas e transistores sinápticos, abrindo caminho para sua integração em dispositivos de bioeletrônicos e computação neuromórficos de próxima geração Ver menos

Abstract: Electrolyte-gated transistors (EGTs) have been widely employed in bioelectronics due to their ability to bridge ionic and electronic phenomena in a single device. In particular, such devices are being explored in the context of synaptic transistors, a class of devices developed in order to mimic the behavior of biological synapse with efficient energy consumption. Among potential materials, reduced graphene oxide (rGO) has gained significant attention due to its ambipolar current response, and tunable conductivity. However, the rGO EGT dynamic behavior remains significantly unexplored. Here, the time-dependent response of rGO EGTs is systematically investigated under gate voltage pulsing across different time scales (100 µs to 40 s) and amplitudes (up to |±0.8 V|). Significant charge memory is observed. For short pulses, short-term memory is observed. Long-term responses occur for long (40 s) pulses at 0.8 V, with effects also evident for shorter (1 s) and weaker stimuli (0.6 V). Multiple low-level fast pulsing (0.1 V and 100 ms) further demonstrate charge retention post-stimulation. All these characteristics are attributed to a complex interplay between ion entrapment within the rGO film, electrical double-layer formation, and charge transfer processes. The stability of rGO EGTs under prolonged bias stress is also examined, aiming to contribute to the development of more robust devices. These findings revealed the complex role of electrolyte ions and electronic carriers governing the ion-to-electron transduction and charge memory effects. This positions rGO EGTs as promising components for applications requiring sustained operational pulses, such as advanced sensing technologies and synaptic transistors, paving the way for their integration into next-generation bioelectronic and neuromorphic computing devices Ver menos