Ce travail de thèse, réalisé au Laboratoire de Physique de la MatièreCondensée (LPMC), s'inscrit dans le contexte des nouveaux lasers etamplificateurs à fibre optique opérant dans le visible. Cependant, ledéveloppement de telles fibres est limité par des phénomènes tels que le photonoircissement.Cette thèse a été consacrée à l'étude et à la résolution desproblèmes de photo-noircissement des fibres optique de silice dopées àl’aluminium et au thulium, sous pompage optique à 1,07 μm. Au cours de cettethèse, une nouvelle méthode de fabrication spécifique à nos besoins a étédéveloppée et mise en oeuvre au LPMC. Une étude systématique du rôle de laconcentration en thulium dans les mécanismes de photo-noircissement a étémenée. Le rôle du co-dopage avec de l'aluminium, du cérium ou du lanthane aaussi été analysé par des études systématiques. Le photo-noircissement estimputé à la génération de centres colorés par le pompage. Une fois créés, cescentres colorés peuvent être blanchis par la pompe. Un modèlephénoménologique sur la dynamique du photo-noircissement permet dediscuter séparément de la génération et du blanchiment. Au cours de cetravail, il a été montré que l'augmentation de la concentration en thulium et/oula puissance de pompe a pour effet d'améliorer le phénomène de génération. Àl'opposé, l'augmentation de la concentration en aluminium ou en cérium ou enlanthane a pour effet d'améliorer les mécanismes de blanchiment. La mise enévidence et la compréhension de ces mécanismes ouvrent la voie vers desnouveaux lasers et amplificateurs à fibre optique dans le domaine du visible / This thesis, conducted at the Laboratoire de Physique de la Matière Condensée(LPMC), is in the context of new lasers and optical fiber amplifiers operating inthe visible. This wavelength range is currently booming for many applications.However, the development of such fibers are limited by the photo-darkeningphenomenon. This phenomenon consists of the loss of transparency in thematerial during its use under optical pumping. This thesis is devoted to thestudy and the resolution of issues caused by photo-darkening in aluminum- andthulium-doped silica optical fibers when optically pumped at 1.07 μm. In thisthesis, a new method of fiber manufacture that is specific to our needs hasbeen developed and implemented at LPMC. A systematic study of the role ofthulium concentration in the photo-darkening mechanism was conducted. Therole of the co-doping with aluminum, cerium or lanthanum was also analyzedby systematic studies. The photo-darkening is attributed to the generation ofcolor centers by pumping. Once created, these color centers can be bleachedby the pump. A phenomenological model of the dynamics of photo-darkeningallows a separate discussion between the generation and the bleachingphenomena. In this work, it is shown that the increasing of the concentration ofthulium and/or the pump power has the effect of increasing the generationphenomenon. In opposite, increasing of the concentration of aluminum orcerium or lanthanum has the effect to intensify the bleaching mechanism. Theidentification and understanding of these mechanisms open the path to newlasers and optical fiber amplifiers in the visible range

La protection s’est orientée vers la prévention des risques dans le sport de performance. L’athlète est inséré dans un fonctionnement dont la conciliation entre les différents intérêts entraîne une confrontation entre les buts, entre intervention de l’État et indépendance des institutions sportives, entre performance et protection, entre rationalisation de l’activité et sa personnification, entre dignité et réification. Sa soumission à cet ordre sportif est une condition à la fois de son activité sportive et de sa protection. Repenser la protection des intérêts du sportif sur le fondement de la dignité humaine, c’est lui offrir le respect de sa personne au regard des nouveaux défis relatifs à la lutte contre le dopage et aux conditions d’exercice décentes de son activité réconciliant, dès lors, la protection des intérêts en concours. Il sera étudié la protection des intérêts du sportif liée, d’une part, à l’environnement juridique de la pratique sportive et,d’autre part, à la personne du sportif. / Protection has been geared towards the prevention of risks in performance sports. Athletes are inserted into a system in which the conciliation of interests leads to a confrontation between goals, between state intervention and independance of sport institutions, between performance and protection, between rationalization of the activity and its personification, between dignity and reification. His or her submission to the sporting order is a condition of both his/her sport and its protection since it allows him/her to practice safe and supervised sports. Rethinking the protection of the interests of the athlete on the basis of human dignity is to offer him/her the respect of his/her person in view of the new challenges in the fight against doping and decent working conditions, reconciling the protection of the competing interests. In this perspective, this thesis examines firstly, the protection of the athletes through the legal environment of sport activities first part, and secondly, the protection through the personality of the athletes second part.

Die Herstellung funktionaler und strukturell wohldefinierter Nanostrukturen ist eine Voraussetzung, um hochentwickelte Device im Bereich der Nanoelektronik oder Nanooptik zu entwickeln. Bottom-Up-Verfahren, welche auf biomolekularen Selbstassemblierungsprozessen basieren, haben sich hierfür, aufgrund ihrer hoch parallelen Synthese, als besonders effizient erwiesen. In dieser Arbeit wurde die DNA-Origami-Technik genutzt, um eine funktionale Nanostruktur für elektronische Schaltkreise oder optische Anwendungen zu assemblieren. Planare DNA-Origami-Strukturen können als molekulare Steckbretter dienen, um funktionale Objekte mit Nanometer-Präzision anzuordnen. Diese Arbeit verwendete als solch ein Objekt ein p-konjugiertes Polymer. Im Vergleich zu anorganischen Nanoobjekten, wie metallische Nanopartikel, zeichnen sich diese Polymere durch mechanische Flexibilität und ein leichtes Gewicht aus. Aufgrund ihres p-konjugierten Rückgrates sind diese Polymere optisch und elektronisch funktional. Diese Eigenschaften können über ihre molekulare Struktur eingestellt werden. Dotiert sind diese Polymere Halbleiter oder sogar Leiter. Ihre Funktionalität wurde in diversen optoelektronischen und elektronischen Bauteilen, wie z.B. organischen Feldeffekt-Transistoren, bewiesen. Für Anwendungen auf der Nanoskala sind die Polythiophenderivate des Typ P3RT besonders interessant. Deren Synthese, die Kumada Katalysatorenübertragungspolykondensation, folgt einem kontrollierten Kettenwachstumsmechanismus. Die Polymere zeichnen sich durch eine eng verteilte, einstellbare Molmasse und definierte Endgruppen aus. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde das Polythiophenderivat designt und synthetisiert. Eine Oligoethylenglykol-Seitenkette gewährleistet die Löslichkeit in Wasser und Kompatibilität zur DNA. Über einen ex-situ Initiator wurde eine funktionelle Endgruppe eingeführt, um das Polymer zugänglich zur DNA-Origami-Assemblierung zu machen. Mittels verschiedener Charakterisierungen wurden die definierte Struktur und gute Löslichkeit in Wasser demonstriert. Im zweiten Abschnitt dieser Arbeit wurde die elektronische Aktivierung dieses Polythiophens durch molekulares Dotieren auf der Mikroskala untersucht. Der Einfluss des Dotierungmittels 2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethan auf die optischen, morphologischen und elektronischen Eigenschaften des Polymers als dünner Film wurde untersucht, um optimale Dotierungskonditionen zu etablieren. Die dotierten Polymerfilme zeigten eine deutlich verbesserte Leitfähigkeit im Vergleich zu unbehandelten Filmen. Im dritten Abschnitt dieser Arbeit wurde die DNA-Origami-gelenkte Anordnung des Polythiophens untersucht. Hierfür wurde das Polymer zunächst an ein modifiziertes, synthetisches Oligonukleotid igebunden. Das resultierende Blockcopolymer wurde dann ortsspezifisch an DNA- Überhänge angebunden, welche sich eng aufgereiht auf einer planare DNA-Origami-DNA-Origami-Struktur befanden. Die Polymer-DNA-Hybridstrukturen wurden mittels hochauflösender Rasterkraftmikroskopie charakterisiert. Aufgrund von p-p Stapelwechselwirkungen der Polythiophenrückgrate kam es zur Ausbildung supramolekulare Polymerdrähte. Die Abmaße dieser Drähte wurde über der Anordnung der DNA-Überhänge gesteuert. Es wurde gezeigt, dass durch schrittweises Aufbrechen der p-p-Stapelwechselwirkung die Fluoreszenz dieser Polythiophendrähte verändert werden kann. Die Fähigkeit könnte nützlich sein, um die optischen Eigenschaften dieser Drähte für photonische Leitungen einfach auf Sender und/oder Empfänger abzustimmen. Des Weiteren sind diese Wechselwirkungen nötig, um Ladungsträger durch diese Drähte zu transportieren. Mittels Leitfähigkeitsrasterkraftmikroskopie wurden erste Untersuchungen getätigt um die Fähigkeit dieser Polythiophen-DNA-Hybridstrukturen als elektronischer Draht zu evaluieren. Im Rahmen dieser Arbeit konnte kein Ladungstransport festgestellt werden. Zusammenfassend wurde eine neuartige, funktionale Polythiophen-basierende Nanostruktur mittels der DNA-Origami-Technik synthetisiert. Solche Polymer-DNA-Hybridstrukturen versprechen eine vielfältige Anwendbarkeit als optische oder elektronische Bauteile in Schaltkreisen.:Kurzfassung i Acknowledgements iii List of Figures vii List of Tables ix 1 Introduction and Objectives 1 1.1 Introduction 2 1.2 Objectives of the Doctoral Thesis 4 2 Background 5 2.1 p-Conjugated Polymers 6 2.1.1 Fundamentals of Conjugated Polymers 6 2.1.2 Polarons and Molecular p-Doping of Polythiophenes 10 2.1.3 Synthesis of Polythiophene Derivatives 14 2.2 DNA-Based Templates for Confined, Functional Nanostructures 22 2.2.1 Structure and Properties of Deoxyribonucleic Acid 23 2.2.2 Linear, DNA-Templated Confined Nanostructures 25 2.2.3 DNA Origami as Molecular Breadboard 27 2.2.4 DNA Origami-Templated, Confined Nanostructures 30 2.3 Characterization Techniques for Conjugated Polymers and Functional Nanostructures 33 2.3.1 Structural Characterization 33 2.3.2 Spectroscopic Characterization 34 2.3.3 Imaging of Nanostructures 35 2.3.4 Electrical Characterization at the Nanoscale 36 3 Experimental Section 39 3.1 Materials 40 3.2 Synthesis 42 3.2.1 NH 2 -P3(EO) 3 T 42 3.2.2 N 3 -P3(EO) 3 T 44 3.2.3 P3(EO) 3 T-b-ON 44 3.2.4 P3(EO) 3 T@Origami 46 3.3 Methods and Instrumentation 47 4 Results and Discussion 57 4.1 Synthesis and Characterization of the Polythiophene Derivative 58 4.1.1 Introduction 58 4.1.2 Molecular Design of the Customized Polythiophene Derivative 59 4.1.3 Ex-Situ Initiated Kumada Catalyst-Transfer Polycondensation 60 4.1.4 Structural Characterization 62 4.1.5 Optical Characterization66 4.1.6 Summary 69 4.2 Electronic Functionality of P3(EO)3T as 2D Bulk 70 4.2.1 Introduction 70 4.2.2 Solution-Based Doping 70 4.2.3 Charge Transfer Reaction Upon Doping 71 4.2.4 Optical and Vibrational Spectroscopy 73 4.2.5 Microstructure and Morphology 78 4.2.6 Electrical Characterization 82 4.2.7 Summary 85 4.3 DNA Origami-Templated Formation of Polythiophene Filaments 86 4.3.1 Introduction 86 4.3.2 Block Copolymer Formation 87 4.3.3 Planar DNA Origami Template 93 4.3.4 Synthesis of P3(EO)3T@pad Hybrid Structure 96 4.3.5 Tunable Fluorescence of P3(EO)3T@pad Hybrid Structures 100 4.3.6 Potential as Conducting Wire 102 4.3.7 Summary 109 5 Conclusions and Future Perspectives 111 5.1 Conclusions 112 5.2 Future Perspectives 113 Appendix 115 A Supplementary Information 115 B DNA Origami Sequences 123 Abbreviations 131 List of Symbols 133 Bibliography 135 Publications and Conference Contributions 158

Einleitung: Im Pferdesport kann es heutzutage durch die starke Verbesserung der Sensitivität der eingesetzten Nachweismethoden bereits durch die Aufnahme von mit dopingrelevanten Stoffen kontaminiertem Futter zu positiven Anti-Doping-Proben kommen. Dies trifft insbesondere für Alkaloide zu. Wird nach dem tiermedizinisch begründeten Einsatz von Arzneimitteln bei Sportpferden keine ausreichende Frist beachtet, können auch hierdurch Fälle unabsichtlichen Dopings auftreten. Ziele der Untersuchung: Erstes Ziel dieser Arbeit war es, die zur Verhinderung unabsichtlichen Dopings nach Arzneimittelanwendung durch den Tierarzt benötigten Informationen in den webbasierten Veterinärmedizinischen Informationsdienst für Arzneimittelanwendung, Toxikologie und Arzneimittelrecht (VETIDATA) zu integrieren. Dafür sollten insbesondere die Regel der Deutschen Reiterlichen Vereinigung e.V. (FN) und des Weltpferdesportverbandes Fédération Équestre Internationale (FEI) berücksichtigt werden. Die International Federation of Horseracing Authorities (IFHA) hat im Jahr 2014 Rückstandshöchstmengen für die Kontrolle bestimmter dopingrelevanter Futtermittel-kontaminanten festgelegt. Die wissenschaftliche Untersuchung und Validierung der International Residue Limits (IRL) der Alkaloide Atropin, Scopolamin, Morphin, Koffein und Theophyllin war das zweite Ziel dieser Untersuchung. Material und Methoden: Zunächst wurde in VETIDATA ein Anti-Doping-Informationsmodul integriert. Zur Speicherung der für die Informationsanzeige benötigen Daten wurden Datenbanktabellen entwickelt und mit dem VETIDATA-System verknüpft. Zur Anzeige der Information wurde anschließend ein Prototyp der Darstellungslogik mit der Programmiersprache PHP erstellt. Dieser diente als Grundlage für die Aufnahme des Anti-Doping-Informationsmoduls in die Webseite von VETIDATA. Zur Bewertung der IRLs der untersuchten Alkaloide wurde eine systematische Metaanalyse durchgeführt. Zuerst wurden die Literaturdatenbanken PubMed, Web of Science, CABI und die Publikationsdatenbanken der deutschsprachigen veterinärmedizinischen Fakultäten und Hochschulen nach potentiell relevanten Veröffentlichungen durchsucht. Nach Anwendung von Inklusionskriterien, die z.B. Alter, Tierart, verabreichten Stoff und dessen Dosis, Applikationsweg und Angaben zu pharmakokinetischen Parametern in den Publikationen berücksichtigten, wurden die für diese Arbeit geeigneten Studien identifiziert und anschließend die darin enthaltenen pharmakokinetischen Daten extrahiert. Die Parameter Clearance, Verteilungsvolumen und Halbwertszeit wurden statistisch auf das Vorliegen einer Normalverteilung geprüft und der jeweilige Mittelwert, das 95%-Konfidenzintervall sowie die Standardabweichung wurden berechnet. Dosis-Urinkonzentrationsverhältnisse wurde mittels linearer Regressionsanalysen untersucht. Diese Daten dienten als Grundlage für die Berechnung geeigneter Grenzwerte mithilfe von in der Literatur beschriebenen Methoden. Ergebnisse: Das erstellte Anti-Doping-Informationsmodul beinhaltet Angaben zum Status von 863 Wirkstoffen nach den Regeln der FEI und der FN. Diese umfassen alle in Deutschland in für Pferde zugelassenen Arzneimitteln enthaltenen wirksamen Substanzen sowie alle weiteren bei nicht von der Lebensmittelgewinnung ausgeschlossenen Pferden nach geltendem Recht anwendbaren Stoffe. Diese Informationen können vom Nutzer auf VETIDATA an unterschiedlichen Stellen abgerufen werden und sind direkt mit den für Pferde zugelassenen Tierarzneimitteln verknüpft. Für die Durchführung der Metaanalyse der IRLs wurden 1173 potentiell nutzbare Studien in der Literatur identifiziert. Nach Anwendung der Inklusionskriterien konnten Daten aus 42 Studien in die Metaanalyse inkludiert werden. Diese erlaubten eine statistische Untersuchung pharmakokinetischer Parameter für Morphin, Theophyllin und Koffein, nicht aber für Atropin und Scopolamin. Eine lineare Regressionsanalyse der Dosis-Urinkonzentrationsverhältnisse war bei Scopolamin und Koffein möglich. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen erlaubten in Verbindung mit nicht statistisch bearbeiteten Daten aus den inkludierten Studien die Anwendung einer Methode zur IRL-Bewertung von Atropin und Scopolamin, von zwei Methoden für Morphin und Theophyllin und von drei Methoden für Koffein. Dabei zeigte sich, dass von den untersuchten Stoffen nur die IRLs von Atropin und Theophyllin in geeigneter Höhe festgelegt wurden, um positive Dopingbefunde durch die Aufnahme von geringgradig kontaminierten Futtern zu verhindern. Die IRLs von Morphin, Theophyllin und Koffein sind geeignet, das Bestehen eines relevanten pharmakologischen Effekts nach systemischer Anwendung dieser Stoffe auszuschließen, was für Atropin und Scopolamin aufgrund der mangelhaften Datenlage nicht sicher beurteilt werden konnte. Ein eventuell vorhandener pharmakologischer Effekt nach lokaler Anwendung kann durch die IRLs von Atropin und Scopolamin nicht sicher ausgeschlossen werden. Die Eignung des IRL von Morphin für diesen Zweck wurde als fraglich beurteilt, während diese Fragestellung für Koffein und Theophyllin nicht relevant war. Das Fehlen eines IRL für den aus Koffein bzw. Theophyllin gebildeten aktiven Metaboliten Paraxanthin wurde als erheblicher Mangel am bestehenden IRL-System erkannt. Schlussfolgerungen: Die Integration des Anti-Doping-Informationsmoduls in VETIDATA ermöglicht Tierärzten einen einfachen und schnellen Zugang zu den für die Arzneimittelanwendung bei Sportpferden benötigten Informationen. Das IRL-System der IFHA erfüllt in seiner aktuellen Form nicht alle Anforderungen, die im Sinne eines fairen und dopingfreien Pferdesports zu stellen sind. Geeignete Änderungen an diesem System könnten eine Verbesserung der Einschätzung für Koffein und Theophyllin ermöglichen. Systematische Mängel des IRL-Systems erfordern einen strukturell anderen Ansatz zur Kontrolle der auch lokal wirksamen Stoffe Atropin, Scopolamin und Morphin.

Title: The problems of nutrition and doping in bodybuilding and fitness Purposes: The aim of the thesis was to find differences in the area of nutrition and doping in condition fitness exercisers, active amateur competitors and professional athletes in bodybuilding and fitness, in the area of macro nutrients intake, drinking regimen, dietary supplements and abuse of doping. Methods: For the research, the qualitative method was chosen as a survey. The survey is divided into questions identifying information about problems of nutrition and doping. It contains a combination of open, closed and semi- closed questions. The selected set of examinations was a random sample of condition fitness exercisers, amateur and professional bodybuilding and fitness athletes. Results: The survey shows that although condition fitness exercisers perceive the optimal macronutrient and micronutrient intake, drinking regimen and dietary supplements as part of success in bodybuilding and fitness, their awareness and discipline do not reach the same level as competing respondents (amateurs and professional athletes). The diet of the competitors corresponds more with the recommendations in the literary sources. Minimal differences were found between the nutrition of condition fitness exercisers and athletes (amateur and...

We studied the doping efficiency of Al and Ga dopants in (Mg,Zn)O alloys as a function of the growth temperature and post growth annealing times. High-temperature growth results in the highest structural quality and highest electron mobility; the doping efficiency is limited by the dopant’s solubility. It was investigated in detail that a low growth temperature is needed to achieve free carrier densities above the solubility limit of the dopants. Samples grown at temperatures of 300 °C and below have a free carrier density significantly above the solubility limit yielding the minimum resistivity of ρmin=4.8×10−4  Ω cm for Mg0.05Zn0.95O: Al thin films grown on glass at 300 °C. Annealing of these samples reduces the free carrier density and the absorption edge to values similar to those of samples grown at high temperatures. The saturation of the free carrier density and the optical bandgap at their high temperature growth/annealing values is explained by the thermal creation of acceptor-like compensating defects in thermodynamic equilibrium.

Electrical transport in undoped and Ni-, Cr-, and W-doped TiO2 thin films on SrTiO3(001) is modelled either with the sum of two thermally activated processes with exponential temperature dependence of conductivity, or with the sum of three-dimensional Mott variable-range hopping (VRH) and an activated process with low activation energy. The latter is interpreted for both models as small polaron hopping (<θD/4). According to reduced chi-square values, the double activated model is superior for data of higher ordered films grown at 540 and 460 °C. For lower growth temperature, VRH plus activated conductivity fits partly better. For all dopants, n-type conductivity is observed.

[pt] Neste trabalho é feito um estudo da incorporação de fósforo na estrutura dos nanotubos de carbono de paredes múltipla pelo método de crescimento de Spray Pyrolysis. Para este fim, foi variada a concentração de fósforo no precursor de partida para obter amostras com diferentes concentrações de átomos dopantes visando propiciar a dopagem substitucional. Foi mostrado através da microscopia eletrônica de varredura e de transmissão que uma vez introduzido o fósforo estes tubos experimentam mudanças na sua estrutura, pois os tubos dopados crescem formando corrugações com uma morfologia tipo corrente de carbono, chegando a ser até dez vezes mais curtos que um nanotubo não dopado crescido pela mesma técnica em condições semelhantes. A análise feita por espectroscopia Raman mostrou que a relação entre as intensidades das bandas D e G aumenta com o aumento da concentração de fósforo e que a banda G se desloca para menores frequências como evidencia de mudanças na estrutura eletrônica e de fônons dos nanotubos dopados. O resultado obtido por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) foi um dos mais relevantes, pois mostrou que o pico P 2p do fósforo está constituído de duas componentes, um devido às ligações P-Fe associadas à formação de nanopartículas de fosfato e/ou fosfeto de ferro e o segundo atribuído às ligações C-P, e que pode ser associado a possível presença de dopagem substitucional por átomos de fósforo na rede hexagonal dos nanotubos. Finalmente os resultados obtidos por termogravimetria mostraram que os nanotubos dopados com fósforo são mais reativos que os nanotubos não dopados, o que os faz mais promissores em aplicações como sensores de gases ou em eletrodos em capacitores eletroquímicos. / [en] The thesis addresses the incorporation of phosphorus atoms into the structure of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) grown by the Spray Pyrolysis method. To this end, the concentration of ferrocene in the precursor was fixed in 2,0 wt %, while the concentration of triphenylphosphine (Ph3P) was varied from 0,15 to 0,65 wt %. Scanning and transmission electron microscopy images showed as first evidence of doped tubes, the presence of corrugated tubes, constituted of a special bamboo type morphology, like a carbon necklace growth being approximately ten times shorter when compared to the undopes tubes. The analysis of the Raman spectra shows that the D to G band ratios increase as the Ph3P concentration was increased from 0,15 to 0,65 wt % as an indication of the defects introduced into the nanotubes. On the other hand, the frequency of the G band, highly sensitive to changes in the sp2 carbon structures induced by doping or defects, downshifts as the phosphorus concentration increases, possibly related to a renormalization of the energies of the phonons and the electrons of the nanotubes at the defect or doping sites of the carbon lattice. The XPS spectra obtained from doped tubes were compared with the spectra obtained from Ph3P and metallic phosphorus. The most important results was obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) because without unprecedented detail, the studies on the P 2p peak shows it’s constitute of two components located at 133,3 and 129,5 eV, attributed to P-Fe and C-P bonding, confirming the phosphorus doping MWCNTs. The X-ray diffraction analysis showed a high degree of crystallinity and the formation of iron oxides and iron-phosphorus compounds once the Ph3P was introduced as the starting material in the nanotubes growth. Finally, thermogravimetric analysis in oxidative and inert atmospheres shows the doped tubes has higher chemical reactivity and more defects in their structure.

Screen printed electrodes (SPEs), which are prepared by patterning conductive inks or pastes onto an insulating support (e.g., plastic film), are widely employed as sensing and biosensing platforms due to their ease of fabrication and relatively low cost. This is especially applicable to electrodes of this nature prepared with carbon-based inks (SPCEs). To date, the most successful and significant commercial application of SPEs has been as test strips for glucose meters. Despite the maturity of this technology, SPE research remains very active as improvements in sensitivity and selectivity, which often involve modifying the electrode surface, hold the key to advancing their utility in routine applications and extending their benefits to other target analytes. Recent studies in the Bishop research group have demonstrated that nitrogen-doped SPCEs (N-SPCEs) exhibit enhanced electrochemical response towards hydrogen peroxide (H2O2), a product of oxidase enzyme (e.g., glucose oxidase, lactate oxidase, etc.) reactions and a common target in biosensing strategies. The presence of nitrogen heteroatoms on the carbon surface facilitates breakage of oxygen-oxygen bonds, a key step in reduction of H2O2. Since previous studies showed only modest incorporation of nitrogen species on SPCEs prepared from commercial ink, these studies aim to investigate the possibility of enhancing N-doping by performing a simple pre-treatment strategy that reportedly increases surface oxygen content of SPCEs prior to N-doping. Since surface oxygen sites have been previously reported to be preferentially modified with nitrogen during N doping strategies, this seems like a promising technique for improving sensitivity of N-SPCEs for H2O2 reduction. To quantify the actuality of these claims, experimental groups were fabricated having undergone no enhancement, pretreatment enhancement only, nitrogen-doping enhancement only, and a combination of the pretreatment and nitrogen-doping enhancements. Here the electrochemical behaviors of pretreated SPCEs, N-SPCEs, and pretreated N-SPCEs for the detection of H2O2 by completing comparative cyclic voltammetry (CV) experiments with and without the presence of H2O2 and with it present in varying concentrations is compared. It is projected that, if successful, the fabricated electrodes that have undergone both the pretreatment protocol and the nitrogen-doping process will have an increased sensitivity and detection limit towards H2O2.

Screen printed electrodes (SPEs), which are prepared by patterning conductive inks or pastes onto an insulating support (e.g., plastic film), are widely employed as sensing and biosensing platforms due to their ease of fabrication and relatively low cost. This is especially applicable to electrodes of this nature prepared with carbon-based inks (SPCEs). To date, the most successful and significant commercial application of SPEs has been as test strips for glucose meters. Despite the maturity of this technology, SPE research remains very active as improvements in sensitivity and selectivity, which often involve modifying the electrode surface, hold the key to advancing their utility in routine applications and extending their benefits to other target analytes. Recent studies in the Bishop research group have demonstrated that nitrogen-doped SPCEs (N-SPCEs) exhibit enhanced electrochemical response towards hydrogen peroxide (H2O2), a product of oxidase enzyme (e.g., glucose oxidase, lactate oxidase, etc.) reactions and a common target in biosensing strategies. The presence of nitrogen heteroatoms on the carbon surface facilitates breakage of oxygen-oxygen bonds, a key step in reduction of H2O2. Since previous studies showed only modest incorporation of nitrogen species on SPCEs prepared from commercial ink, these studies aim to investigate the possibility of enhancing N-doping by performing a simple pre-treatment strategy that reportedly increases surface oxygen content of SPCEs prior to N-doping. Since surface oxygen sites have been previously reported to be preferentially modified with nitrogen during N-doping strategies, this seems like a promising technique for improving sensitivity of N-SPCEs for H2O2 reduction. To quantify the actuality of these claims, experimental groups were fabricated having undergone no enhancement, pretreatment enhancement only, nitrogen-doping enhancement only, and a combination of the pretreatment and nitrogen-doping enhancements. Here the electrochemical behaviors of pretreated SPCEs, N-SPCEs, and pretreated N-SPCEs for the detection of H2O2 by completing comparative cyclic voltammetry (CV) experiments with and with out the presence of H2O2 and with it present in varying concentrations is compared. It is projected that, if successful, the fabricated electrodes that have undergone both the pretreatment protocol and the nitrogen-doping process will have an increased sensitivity and detection limit towards H2O2.