journal article·2023-02-28

Polyaniline-Based Biological and Chemical Sensors: Sensing Mechanism, Configuration Design, and Perspective

Dongzi Yang, Junchang Wang, Yishan Cao, Xiaoling Tong, Tianjiao Hua, Runzhi Qin, Yuanlong Shao

Publisher page

Abstract

By virtue of its tunable electrical conductivity, remarkable solution processing capability, and great biocompatibility, polyaniline (PANI) has been recognized as an attractive active material for use in biological and chemical (“bio/chemical”) sensors. This Spotlight article focuses on the structure and characteristics of PANI-based materials and the corresponding device-level sensing performance. PANI-based bio/chemical sensors, such as chemi-resistive sensors, electrochemical sensors, and transistor-based sensors, are systematically elucidated based on device architecture and sensing mechanism. The corresponding structure–function relationships among PANI doping state, microscopic structure, local crystallinity, and their functionalities in three types of sensors have been systematically elaborated. Finally, the state-of-the-art progress in applications of these sensors and the corresponding breakthroughs in a broader context are outlined from the challenges to strategies.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Conducting polymers and applications · Electrochemical sensors and biosensors · Analytical Chemistry and Sensors

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

College of Energy, Soochow Institute for Energy and Materials Innovations (SIEMIS), Key Laboratory of Advanced Carbon Materials and Wearable Energy Technologies of Jiangsu Province, SUDA-BGI Collaborative Innovation Center, Soochow University, Suzhou 215006, P. R. China

School of Advanced Materials, Peking University Shenzhen Graduate School, Shenzhen 518055, P. R. China

School of Materials Science and Engineering, Peking University, Beijing 100871, P. R. China

Beijing Graphene Institute (BGI), Beijing 100095, P. R. China

Funding

Peking University · Natural Science Foundation of Jiangsu Province · National Natural Science Foundation of China · State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials · Jiangsu Provincial Key Laboratory for Advanced Carbon Materials and Wearable Energy Technologies · Key industry technology innovation project of Suzhou · Gusu's young leading talent · Jiangsu innovation and entrepreneurship talent program

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1038/s41587-019-0045-y10.1038/s41587-019-0045-y ↗
2. 10.1007/s40820-022-00818-410.1007/s40820-022-00818-4 ↗
3. 10.1021/acs.chemrev.9b0043710.1021/acs.chemrev.9b00437 ↗
4. 10.1016/j.snb.2021.13113310.1016/j.snb.2021.131133 ↗
5. 10.1002/adfm.20210548210.1002/adfm.202105482 ↗
6. 10.1002/adma.20170502410.1002/adma.201705024 ↗
7. 10.1002/inf2.1229910.1002/inf2.12299 ↗
8. 10.1002/adma.20180671210.1002/adma.201806712 ↗
9. 10.1021/acs.accounts.7b0062410.1021/acs.accounts.7b00624 ↗
10. 10.1039/C6CS00555A10.1039/C6CS00555A ↗
11. 10.1016/j.synthmet.2013.06.00410.1016/j.synthmet.2013.06.004 ↗
12. 10.1002/adfm.20210518410.1002/adfm.202105184 ↗
13. 10.1038/nmat463410.1038/nmat4634 ↗
14. 10.1038/nature0470510.1038/nature04705 ↗
15. 10.1016/j.progpolymsci.2009.04.00310.1016/j.progpolymsci.2009.04.003 ↗
16. 10.1021/ja101418410.1021/ja1014184 ↗
17. 10.1038/nmat372210.1038/nmat3722 ↗
18. 10.1038/nmat478410.1038/nmat4784 ↗
19. 10.1016/S0379-6779(98)00164-710.1016/S0379-6779(98)00164-7 ↗
20. 10.1002/marc.20070074110.1002/marc.200700741 ↗
21. 10.1039/c1jm12557e10.1039/c1jm12557e ↗
22. 10.1002/marc.20100028010.1002/marc.201000280 ↗
23. 10.1002/macp.20100019410.1002/macp.201000194 ↗
24. 10.1016/0379-6779(94)02318-S10.1016/0379-6779(94)02318-S ↗
25. 10.1039/C6RA03049A10.1039/C6RA03049A ↗
26. 10.1016/j.snb.2014.10.04510.1016/j.snb.2014.10.045 ↗
27. 10.1016/j.snb.2019.12744710.1016/j.snb.2019.127447 ↗
28. 10.1021/acssensors.0c0033310.1021/acssensors.0c00333 ↗
29. 10.1016/j.snb.2015.05.10710.1016/j.snb.2015.05.107 ↗
30. 10.3390/s703026710.3390/s7030267 ↗
31. 10.1002/marc.20220054210.1002/marc.202200542 ↗
32. 10.1016/S0379-6779(98)00989-810.1016/S0379-6779(98)00989-8 ↗
33. 10.1016/0925-4005(95)01725-910.1016/0925-4005(95)01725-9 ↗
34. 10.1007/s40820-020-0407-510.1007/s40820-020-0407-5 ↗
35. 10.1002/adhm.20180023210.1002/adhm.201800232 ↗
36. 10.1002/adfm.20170314710.1002/adfm.201703147 ↗
37. 10.1021/nl035122e10.1021/nl035122e ↗
38. 10.1038/s41467-019-11921-310.1038/s41467-019-11921-3 ↗
39. 10.1149/1.139175110.1149/1.1391751 ↗
40. 10.1021/acs.macromol.7b0063310.1021/acs.macromol.7b00633 ↗
41. 10.1039/C6NR02540D10.1039/C6NR02540D ↗
42. 10.1039/c3nr33185g10.1039/c3nr33185g ↗
43. 10.5923/j.cmaterials.20120203.0310.5923/j.cmaterials.20120203.03 ↗
44. 10.1016/j.snb.2013.01.01410.1016/j.snb.2013.01.014 ↗
45. 10.1039/C1CS15078B10.1039/C1CS15078B ↗
46. 10.1016/j.snb.2021.12963010.1016/j.snb.2021.129630 ↗
47. 10.1016/j.snb.2019.12697010.1016/j.snb.2019.126970 ↗
48. 10.1016/j.snb.2017.12.02210.1016/j.snb.2017.12.022 ↗
49. 10.1021/am503286h10.1021/am503286h ↗
50. 10.1016/j.snb.2015.12.00710.1016/j.snb.2015.12.007 ↗
51. 10.1007/s10853-016-0362-110.1007/s10853-016-0362-1 ↗
52. 10.1016/j.snb.2017.01.10310.1016/j.snb.2017.01.103 ↗
53. 10.1016/j.snb.2018.08.12010.1016/j.snb.2018.08.120 ↗
54. 10.1016/j.apsusc.2022.15382110.1016/j.apsusc.2022.153821 ↗
55. 10.1016/j.snb.2009.04.06010.1016/j.snb.2009.04.060 ↗
56. 10.1039/C7TA08781K10.1039/C7TA08781K ↗
57. 10.1016/j.apsusc.2008.03.03110.1016/j.apsusc.2008.03.031 ↗
58. 10.1021/acs.langmuir.5b0301810.1021/acs.langmuir.5b03018 ↗
59. 10.1016/j.snb.2020.12892310.1016/j.snb.2020.128923 ↗
60. 10.1149/2162-8777/ac56c110.1149/2162-8777/ac56c1 ↗
61. 10.1007/s00604-019-3588-110.1007/s00604-019-3588-1 ↗
62. 10.1021/acs.analchem.1c0227410.1021/acs.analchem.1c02274 ↗
63. 10.1016/j.electacta.2017.09.17810.1016/j.electacta.2017.09.178 ↗
64. 10.1021/ac101075n10.1021/ac101075n ↗
65. 10.1016/S0956-5663(01)00312-810.1016/S0956-5663(01)00312-8 ↗
66. 10.1039/C5CP06830D10.1039/C5CP06830D ↗
67. 10.1016/j.elecom.2004.08.00410.1016/j.elecom.2004.08.004 ↗
68. 10.1007/s12039-021-01908-310.1007/s12039-021-01908-3 ↗
69. 10.1016/j.msec.2009.02.00310.1016/j.msec.2009.02.003 ↗
70. 10.3390/chemosensors907016910.3390/chemosensors9070169 ↗
71. 10.1007/s10853-020-05110-710.1007/s10853-020-05110-7 ↗
72. 10.1016/j.jcis.2016.11.03310.1016/j.jcis.2016.11.033 ↗
73. 10.1021/acsnano.6b0400510.1021/acsnano.6b04005 ↗
74. 10.1016/j.bios.2019.11194610.1016/j.bios.2019.111946 ↗
75. 10.1016/j.bios.2010.10.01710.1016/j.bios.2010.10.017 ↗
76. 10.1016/j.jelechem.2016.10.03310.1016/j.jelechem.2016.10.033 ↗
77. 10.1016/j.electacta.2007.12.06210.1016/j.electacta.2007.12.062 ↗
78. 10.1016/j.snb.2004.04.09710.1016/j.snb.2004.04.097 ↗
79. 10.1038/s41570-022-00439-w10.1038/s41570-022-00439-w ↗
80. 10.1016/j.molcatb.2011.09.00910.1016/j.molcatb.2011.09.009 ↗
81. 10.1016/j.enzmictec.2022.11000610.1016/j.enzmictec.2022.110006 ↗
82. 10.1016/j.colsurfb.2022.11260210.1016/j.colsurfb.2022.112602 ↗
83. 10.1016/j.ijbiomac.2020.01.24810.1016/j.ijbiomac.2020.01.248 ↗
84. 10.1016/j.bios.2013.08.01810.1016/j.bios.2013.08.018 ↗
85. 10.1016/j.envres.2020.10933210.1016/j.envres.2020.109332 ↗
86. 10.3390/s9120996510.3390/s91209965 ↗
87. 10.5402/2012/10254310.5402/2012/102543 ↗
88. 10.1016/j.snb.2017.07.14710.1016/j.snb.2017.07.147 ↗
89. 10.1016/j.snb.2018.03.13210.1016/j.snb.2018.03.132 ↗
90. 10.1016/j.snb.2013.12.01010.1016/j.snb.2013.12.010 ↗
91. 10.1016/j.snb.2004.12.01610.1016/j.snb.2004.12.016 ↗
92. 10.1016/j.ijbiomac.2011.10.00210.1016/j.ijbiomac.2011.10.002 ↗
93. 10.1001/jama.1986.0338020008702710.1001/jama.1986.03380200087027 ↗
94. 10.1016/j.ab.2008.08.03910.1016/j.ab.2008.08.039 ↗
95. 10.1007/s00604-017-2470-210.1007/s00604-017-2470-2 ↗
96. 10.1016/j.jcis.2017.09.07910.1016/j.jcis.2017.09.079 ↗
97. 10.1016/j.snb.2013.06.08210.1016/j.snb.2013.06.082 ↗
98. 10.1016/j.bioelechem.2012.01.00510.1016/j.bioelechem.2012.01.005 ↗
99. 10.1016/j.snb.2012.03.01910.1016/j.snb.2012.03.019 ↗
100. 10.1016/j.talanta.2016.08.02610.1016/j.talanta.2016.08.026 ↗