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Orientador: Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Procurou-se ao longo deste trabalho, desenvolver e caracterizar a Técnica de Fotolitografia Coerente, baseada na aplicação do laser de HeNe sobre placas fotográficas, explorando-se as características da radiação laser, tais como: monocromaticidade, brilho, coerência e modo de oscilação; de forma a induzir o efeito de absorção a dois fótons nos cristais de Prata, determinando uma característica de absorção não linear na emulsão fotográfica. Para a compreensão deste mecanismo estabeleceu-se inicialmente a base da formação da imagem latente a nível das excitações elementares dos Cristais de Prata, desenvolvendo-se então um modelo teórico que permitisse uma compreensão apropriada a nível de uma descrição teórica do processo de sensibilização. Este modelo, embora preciso, apresentava-se pouco prático, do desenvolvimento de um modelo fenomenológico, estabelecido a partir de uma seqüência de experimentos, obtendo-se por fim, uma expressão paramétrica mais simples que descrevesse de forma adequada os resultados experimentais. Esta expressão foi empregada na análise de padrões litográficos micrométricos, apresentando um resultado bastante satisfatório. Para a fotogravação dos padrões micrométricos fez-se necessário o projeto e desenvolvimento do sistema litográfico e conseqüentemente de toda uma instrumentação específica. Esta técnica fotolitográfica apresenta-se, portanto, como uma possibilidade alternativa interessante, quando comparada a outros processos, sendo que a confecção de uma máscara em microeletrônica empregando laser, conforme apresentamos aqui, mostra-se atraente em função do seu poder de resolução, baixo custo e simplicidade Abstract: Not informed. Doutorado Eletrônica e Comunicações Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: As técnicas de Microscopia de Tunelamento de Elétrons (MTE) e Microscopia de Força Atômica (MFA) são extremamente poderosas para a análise morfológica de superfícies, indo da escala micrométrica a escala atômica. Nesta tese fazemos uma revisão teórica de seus princípios com o objeto de esclarecer as análises posteriores. Foram realizadas imagens de Grafite Pirolítico Altamente Orientado (HOPG) á nível atômico por MTE e MFA, a fim de: exarcebar as diferenças fundamentais entre a MTE e MFA; utilizar o grafite HOPG como uma amostra de escala atômica "padrão"; otimização dos parâmetros - como corrente, tensão, fôrça, velocidade de varredura, etc. - a fim de otimizarmos as técnicas com uma amostra conhecida, proporcionando então, uma referência para posteriores trabalhos com grafites intercalados, grafites naturais, e outros. Empregamos a MFA também na análise de filmes de diamante crescidos pelo processo de deposição química a partir da fase vapor, cujos resultados propiciaram imagens atômicas de sua superfície Abstract: Not informed. Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Mestrado

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um reator eletroquímico para o crescimento de filmes de carbono. Os filmes crescidos apresentam como componente principal uma estrutura amorfa com alta resistência química, onde há indícios de ser uma estrutura polimérica.Cristaisde diamante,carbonotipo diamante(dlc - diamondlike carbon) e grafite foram observados em condições de crescimento onde altas taxas de evaporação ocorreram. Notou-se que as estruturas cristalinas crescem apenas sobre regiões do substrato onde há a formação de dlc amorfo. Estes resultados experimentaisindicam que o dlc amorfo favorece a nucleação das estruturas cristalinas. Foi apresentada uma hipótese para o mecanismo de crescimento das diversas formas alotrópicas cristalinas do carbono, onde a intensa variação do campo elétrico na superficie de deposição, devido a ebulição do eletrólito, favorece o crescimento de estruturas cristalinas. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia de espalhamento Raman com alta resolução espacial, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de fotoemissão por raios-X Abstract: In this work an electrochemicalreactor was developed for the growth of carbon films.The films grown present an amorphous structure as a major component, and a high chemical inertness. There is evidence that the films are polymeric. Diamond crystals, diamond-like carbon (dlc) and graphite were observed to grow in experimental conditions where high evaporation rates occur. It was observed that crystalline structures grow only over regions of the substrate where amorphous dlc was previously deposited. These experimental results indicate toot the amorphous dlc induces the nucleation of crystalline structures. An hypothesis about the growth mechanism of various allotropic crystalline structures of carbon was presented, where. the intense variation of the electrical field on the deposition surface, due to the electrolyte, favors the growth of crystalline structures. The samples produced were characterized by Raman spectroscopy with high spatial resolution, optical microscopy, electron scanningmicroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: O progresso da pesquisa científica depende da qualidade e da disponibilidade de instrumentos confiáveis e de alta precisão, necessários para a exploração quantitativa de novos fenômenos, possibilitando a construção de modelos mais avançados e mais sofisticados. Um dos fenômenos que tem despertado grande interesse é a emissão de elétrons da superfície de catodos frios para o vácuo, sob a ação de campos elétricos externos. Para o estudo deste fenômeno, é necessária a medida de pequenas correntes em amostras que estão sob tensões elétricas relativamente altas. Nesta tese contribuímos com o projeto e construção de um medidor de corrente capaz de operar de maneira integrada à câmara de vácuo onde são analisadas as propriedades de emissão de nanotubos ou de materiais nanoestruturados. Foram desenvolvidos integralmente o hardware, firmware e software, com vistas à integração futura com outros instrumentos de controle e análise Abstract: The progress of scientific research depends of the quality and availability of reliable and high precision instruments, which are necessary for measurement of new phenomena, making possible the construction of advanced and sophisticated models. One phenomenon that has being studied is the field emission of electrons from cold cathodes in vacuum, under external electrical field influence. In order to perform this study, it is necessary to measure small electrical currents with the surface sample under high voltage. In this thesis, we have contributed with the project and construction of a electric current meter able to operate in a vacuum chamber environment where the field emission properties of sample materials (nanotubes or nanostructures) are analyzed. Both hardware, firmware and software were developed looking forward to future integration of the measurement and control equipments Mestrado Instrumentação e Controle Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: V. Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Com o invento do microscópio de tunelamento, surgiu a necessidade do afinamento de agulhas a níveis atômicos. Esta preocupação, antiga para alguns cientistas, apareceu na década de 30 quando foi inventado o microscópio de emissão iônica (FIM), que também empregavam agulhas micrométricas (fixas). Neste sentido existem vários trabalhos publicados, relacionados com a fabricação e polimento de pontas. A maioria dos métodos utiliza a corrosão eletrolítica para a usinagem inicial e o posterior polimento com métodos mais sofisticados como usinagem iônica, oxidação a altas temperaturas seguido de remoção de óxido por recozimento no vácuo e controlado com "FIM", deposição de átomos de tungstênio por CVD induzido por feixe de elétrons e outros métodos. Neste trabalho procuramos desenvolver métodos simples para a fabricação e polimentode pontas que pudessem ser realizadas dentro das possibilidades limitadas do nosso laboratório. Escolhemos dois tipos de materiais para as pontas, tungstênio e ouro. Para a fabricação de pontas de tungstênio foi utilizado o método de fabricação por corrosão eletroquímica em solução de KOH dissolvido em água. Para o polimento, foi utilizado um polimento puramente químico, com solução de HF(27%)HNO3(16%)H20. Para a produção de agulhas de ouro foram desenvolvidos vários métodos (i) - Usando um método semelhante àquele utilizado para a fabricação de pontas de tungstênio, mas com a peça de plástico muito menor, aproximadamente3mm de comprimento, e utilizando a ponta que se forma acima da corrosão. O eletrólito utilizado foi HF(28%)HNO3(16%)H2O. (ii) - Este método consiste em fazer a corrosão utilizando a mesmo esquema do método anterior, mas eliminando a peça de plástico e mergulhando aproximadamente 3mm do fio na solução. (iii) - Neste método a ponta é produzida com o mesmo esquema do método (i) acima utilizando como eletrólito HNO3(10%)H2O e depois, quebrada com um aparelho de ultrassom. Este último método utiliza o esquema do método (ii) e o eletrólito utilizado no método anterior. Aqui também são necessárias duas etapas: primeira se aplica uma tensão positiva no fio de ouro para fazer a corrosão e depois a polaridade é invertida para eliminar o óxido que cobre a ponta. Segunda, nosso melhor conhecimento, tanto o polimento químico do W quanto os processos de fabricação das pontas de Au, pelos métodos descritos na presente tese, não foram ainda publicados na literatura Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Ioshiaki Doi Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: o diamante possui um conjunto único de propriedades desejáveis para uma grande variedade de aplicações na eletrônica, áptica, química, mecânica, etc.O potencial de aplicações possíveis do diamante tem aumentado consideravelmente devido ao desenvolvimento de técnicas para a síntese de filmes cristalinos de diamante a baixas pressões a partir de misturas de gases com metano, acetileno, e outros hidrocarbonetos. Para poder atingir toda a potencialidade do diamante é preciso entre outras coisas, obter o crescimento dos cristais de diamante sobre diferentes tipos de substrato de uma maneira economicamente viável. Este trabalho resume nossos resultados experimentais no crescimento de filmes de diamante sobre substratos de safira, empregando comparativamente como fonte de carbono tanto o metano quanto misturas de etanol e acetona. A técnica de crescimento utilizada foi o método da deposição química a partir da fase de vapor assistida por filamento quente(HFCVD). Foram encontradas condições de crescimento de filmes de diamante sobre safira, pressão de 100 a 120 Torr, temperatura do substrato de 500 a 650°C e fluxo do gás reagente entre 150 e 200 cm3/min, obtendo-se filmes de diversas morfologias. Os filmes foram caracterizados quanto à morfologia da superfície pela Microscopia de Força atômica e quanto à sua natureza química pela espectroscopia Ramano Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Não informado Abstract: An integrated matrix of 36 (6 x 6) phototransistors was developed in order to build an electronic interface to optical computers. This thesis describes its design, modeling and characterization using a silicon bipolar technology. Chapter 1 presents the outline of the work that we are developing at the State University of Campinas in the area of Optical Computing. which includes also the development of Spatial Light Modulators and architectures for 3-D processing. Chapters 2: and 3 presents the phototransistor mathematical modeling. the matrix layout and its characterization. The status of this work and the future perspectivas are outlined in the final chapter Mestrado

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Mestrado

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Este trabalho foi dedicado ao estudo e simulação do processo de LPCVD-Deposição Químka à partir da Fase Vapor sob Baixa Pressão. A deposição de silício por decomposição pirolítka de silana foi tomada como reação básica devido à sua importância e simplicidade, sem contudo perder-se a generalidade do tratamento adotado. Inkialmente é apresentado o processo de CVD à pressão atmosférica, como entendido pela teoria da camada limite. A seguir é discutido o processo de LPCVD. A textura do filme depositado e os micromecanismos de reação são analisados, o que leva à uma equação para a taxa de reação. Através de equações apropriadas são identificados os fatores principais que influenciam a uniformidade axial (de lâmina para lâmina) e radial (em uma lâmina) do filme depositado. Assumindo as restrições: (i) não há gradiente radial de temperatura, (ii) o crescimento é limitado por cinética de superfície e (iii) o transporte é realizado por fluxo laminar na região entre as paredes do reator e as lâminas e por difusão gasosa na região entre-lâminas, é sugerido um modelo para simulação de LPCVD, que considera: (a) a região vazia de entrada, (b) a expansão molar do gás e (c) a depleção de reagentes ao longo da direção principal do fluxo. O modelo desenvolvido apresentou resultados satisfatórios, tempo de computação bastante reduzido e um tratamento matemático mais simples que aqueles encontrados na literatura, modelos estes que utilizaram as mesmas restrições e considerações (i}-(iii) e (a)-(c). Finalmente as tendências em CVD são apresentadas e discutidas. Tendências estas que apontam para sistemas do tipo lâmina única, de paredes frias, com monitoração in situ e intenso controle computadorizado Abstract: This work deals with the study and simulation of LPCVD-Low Pressure Chemical Vapour Deposition- a basic process for thin film deposition. The reaction of silicon deposition by silane pyrolisis is adopted for its simplicity and importance without sacrifieing the quality of treatment. To begin with, we present the atmospheric presure CVD technique in the light of the boudary layer theory. Later we discuss the LPCVD process. The texture of the film deposited and the micromechanisms of the said reaction are analysed, as a function of the inputs. Using the derived equations, we identify the main factors that influence the axial homogeneity (wafer to wafer) as well as the radial homogeneity (within the wafer) df the deposited filmo Assuming the restrictions: i) there is no radtial temperature gradient, ii) the growth is limited by surface kinetics, and iii) transport is due to a laminar flow in the annular region and gaseous diffusion in the space intra-wafers, an interesting model is sugested to the simulation of the batch type, hot wall, LPCVD reactor, taking into account: (a) the empty inlet tube, (b) the molar expansion of the gas, and (c) the depletion of reactants along the main flow direction. The developed method of simulation provides satislactory results with reduced computer processing time and a rather simpler mathematical evaluation when compared with proposed models in literature, using the same restrictions and conditions. Finally, the future trends in CVD processing are in brief presented. They point to single wafer, cold wall, photo- and plasma assisted systems with in situ measurements and intense computerized control Mestrado

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A estrutura eletrônica dos nanotubos de carbono de parede única depende da direção de enrolamento das estruturas de grafeno, determinada pelo vetor quiral. Os nanotubos podem apresentar carácter metálico ou semicondutor. A partir deste vetor classificam-se os nanotubos em três tipos: zig-zag (n,0), armchair (n,n) e quiral (n,m). A modificação das propriedades eletrônicas dos nanotubos pode ser realizada pelo processo de dopagem, que possibilita introduzir na estrutura dos nanotubos, de forma proposital e controlada, durante o processo de síntese, algum tipo de impureza (átomos de outro elemento químico). Neste trabalho é apresentado um estudo teórico preliminar de fragmentos de nanotubos de carbono dopados com boro ou nitrogênio. Efeitos da substituição de átomos de carbono por átomos de boro ou nitrogênio nas propriedades estruturais e eletrônicas de fragmentos de nanotubos são preliminarmente discutidos. Abstract: The electronic structure of single-wall carbon nanotubes depends on the rolling direction of their graphene structures, and is determined by the quiral vector. Nanotubes may have metallic or semiconductor properties. According to the chiral indices, carbon nanotubes are classified as: zig-zag (n,0), armchair (n,n) and chiral (n,m). The modification of the electronic properties of the nanotubes may be carried out by doping processes. It is possible to introduce some type of impurity, i.e. atoms of another chemical element, to modify the structure of the carbon nanotubes during the synthesis processes. In this work a preliminary theoretical study of fragments of carbon nanotubes doped with boron or nitrogen is presented. Structural and electronic effects of carbon substitution by atoms of boron, or nitrogen have been preliminary discussed. Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Apresentamos um método baseado na Teoria dos Fractais que permite efetuar o cálculo do grau de irregularidade em cada ponto da superfície de uma imagem topográfica. O algoritmo proposto fornece valores que são função da escala de observação, de forma a ignorar irregularidades com tamanhos muito maiores ou muito menores que o valor da escala. Dessa forma, é possível implementar duas funcionalidades: calcular os graus de irregularidade para todos os pixels de uma imagem em uma determinada escala de observação e calcular os graus de irregularidade em diversas escalas para um determinado pixel da imagem. Com a primeira funcionalidade, podemos segmentar a imagem topográfica em regiões de maior ou menor irregularidade quando observada sob uma determinada escala. Com a segunda funcionalidade, podemos estudar a variação do grau de irregularidade de um ponto da imagem quando variamos a escala de observação. Mostramos que esse estudo permite identificar os tamanhos das irregularidades que ocorrem em superfícies topográficas como, por exemplo, os tamanhos médios dos grãos e as distâncias médias entre eles. Um ambiente gráfico foi desenvolvido com a concepção de Orientação a Objetos em C++ para estudo desse algoritmo e pode ser facilmente usado para análise de outros algoritmos similares Abstract: We describe a method based on the Theory of Fractals to calculate a measure of the degree of irregularity in each surface point of any topographic image. The proposed algorithm gives values that are dependent on the scale of observation so as to ignore irregularities which sizes are much greater or lower than the scale value. Therefore, it is possible to implement two features: calculation of the degrees of irregularity for all the pixels of an image in a given scale of observation and calculation of the degrees of irregularity in many scales of observation for a given image pixel. With the first feature we can segment the topographic image in regions of different degrees of irregularity in a given scale of observation. With the second feature we can study the variation of the degree of irregularity measured for an image pixel while we change the scale of observation. We show that the proposed method allows the identification of the sizes of irregularities that occur in topographic surfaces, such as the mean sizes of the grains Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Apresenta-se aqui a microscopia de tunelamento de elétrons (MTE) como resultado direto da mecânica ondulatória de Schrodinger. Discutem-se alguns resul tados experimentais, seguidos de exemplos de esforços teóricos na área de MTE. Desenvolve-se então um modelo unidimensional simples para a energia potencial entre eletrodos ideais (ponta e amostra) de tunelamento. Tratando-se, de início, o problema como um poço de potencial infinito, mostra-se pelo método Wentzel-Kramers- Brillouin (WKB) que as assimetrias geométricas dos eletrodos de tunelamento se refletem na forma das autofunções. Calcula-se a corrente em função da distância intereletródica e uma maior simplificação da fórmula fornece uma expressão de corrente mais adequada Abstract: Scanning tunneling microscopy (STM) is presented here as a direct result of the Schrodinger wave mechanics. A few experimental results are discussed, followed by examples of some theoretical efforts in the area of STM. A simple unidimensional model for the potential energy between ideal tunnel electrodes (tip and sample) is then developed. Treating the problem first as an infinite potential well, geometrical asymmetries of the tunnel electrodes is shown by the Wentzel-Kramers-Brillouin method (WKB) to reflect in the shape af the eigenfunctions. The WKB current is calculated as a function af the distance between the electrodes and further simplification of the formula renders a current expression in a more suibable form Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Na primeira parte deste trabalho amostras de diamante poli-cristalino dopado com boro foram crescidas por deposição química a vapor assistida por filamento quente. As características de emissão de campo foram investigadas. A dopagem (NB) em amostras diferentes foi variada pelo controle da concentração B/C no fluxo de gases durante o processo de crescimento. Os campos limiares (Eth) para emissão de campo foram medidos e relacionados com as concentrações B/C usadas. Assim, a influência das bordas entre os grãos, a dopagem e a morfologia da superfície na emissão de campo foram investigadas. A saturação da dopagem foi observada para altas concentrações B/C. O transporte de cargas através das bordas entre os grãos e as propriedades locais de emissão na superfície foram modeladas por dois mecanismos que afetam a emissão de campo. Correntes de emissão de 500 nA·cm-2 foram obtidas para campos elétricos de 8 V·µm-1. Na segunda parte desta tese, a construção de um novo sistema de ultra alto vácuo (UHV) para realizar medições de emissão de campo é descrita. A construção inclui o projeto integral de uma câmara de UHV com sistema de bombas, conjunto de manipuladores, suportes mecânicos e a infraestrutura do laboratório Abstract: In the first part of this thesis, the study of field emission properties of hot filament chemical vapor deposited boron doped polycrystalline diamond is described. The doping level (NB) of different samples was varied controlling the B/C concentration in the gas feed during the growth processes. The threshold field (Eth) for electron emission in dependence on different B/C concentrations was measured and the influence of grain boundaries, doping level and surface morphology on the field emission properties was investigated. For high B/C ratios doping saturation was observed. Carrier transport through conductive grains and local emission properties of surface sites figured out to be two independent limiting effects on field emission. Emitter currents of 500 nA·cm-2 were obtained using electric fields less than 8 V·µm-1. In the second part the construction of a new UHV system for field emission measurements is described, including the complete project of a UHV chamber with pump system, manipulators and sample transfer system, mechanical supports and the infrastructural requirements of the laboratory Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Carlos Fernandes Franco Junior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Para manter o mesmo nível de qualidade de segurança na integração das redes fixas de comunicação, que operam em modos de transferência assíncrona (ATM), com as redes móveis de comunicação, que operam em códigos de divisão temporal e acessos múltiplos (CDMA), é necessário o desenvolvimento de aplicativos com protocolos de segurança adequados aos serviços que serão oferecidos. O presente trabalho descreve a implementação de um algoritmo de controle que possibilita manter o nível de qualidade da rede móvel muito próximo ao da rede fixa, com a utilização de cartões Abstract: In order to maintain the security and quality of services in the integration of the infrastructure of wired networks, operating in Asynchronous Transfer Mode (ATM) with the wireless networks operating in ATM Code Division Multiple Access (CDMA) it is necessary to develop application and security protocols according to the services that wiIl be provided. The present work describes the implementation of a framework with security protocols which allows to maintain the QoS (Quality of Service) level between the wired and the wireless ATM networks, using card transactions Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Estudamos processos de dopagem do diamante crescido por deposição química a partir da fase vapor (diamante CVD) com a introdução de impurezas dopantes durante o crescimento do diamante em reatores do tipo filamento-quente. Focalizamos nossa pesquisa na dopagem do diamante com boro, ou nitrogênio, ou enxofre, visando obter diamantes com propriedades semicondutoras com condutividade eletrônica (tipo n) ou condutividade por lacunas (tipo p). Foram utilizadas contaminações intencionais utilizando: trimetil borano (B(CH3)3), ou amônia (NH3), ou dissulfeto de carbono (CS2), misturados com metano e diluídos em hidrogênio. As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectroscopia Raman, espectroscopia de foto-elétrons excitados por raios X (XPS), espectroscopia de emissão de raios X excitado por feixe de prótons (PIXE) e efeito Hall. As dopagens do diamante do tipo p e do tipo n foram obtidas com contaminações de boro e enxofre, respectivamente. O diamante dopado com nitrogênio não apresentou propriedades semicondutoras Abstract: We studied the diamond doping processes with introduction of doping impurities during the diamond growth in the chemical vapor deposition (CVD) technique, using a hot-filament reactor. Our research focused the use of boron, nitrogen or sulphur atoms in order to obtain diamond films with semiconductor properties of electronic (n-type) or hole (p-type) current transport mechanisms. Trimethyl-borane (B(CH3)3), or ammonia, or carbon disulphide (CS2), mixed with methane and hydrogen were used in the feed gas mixture. The diamond samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Proton-induced X-ray emission (PIXE) and Hall effect. p-type and n-type diamonds have been obtained with boron and sulphur doping, respectively. However, the nitrogen doped samples do not presented semiconductor properties Doutorado Engenharia de Eletrônica e Comunicações Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Foi realizado um estudo de caracterização do silício poroso luminescente feito por corrosão eletroquímica visando sua cobertura com diamante. Foram utilizados eletrólitos com misturas de HF/H2O e de HF/C2H5OH/H2O em diferentes proporções, diferentes tempos de corrosão e com densidades de corrente entre 10 mA.cm-2 a 30 mA.cm-2. A morfologia do silício poroso foi analisada por microscopia de força atômica dentro do próprio meio líquido para estudo quantitativo da variação da porosidade com os parâmetros da anodização. Os filmes de silício poroso foram recobertos com diamante depositado em diferentes temperaturas e tempos. Observamos que a estrutura de silício poroso/diamante apresenta luminescência na temperatura ambiente mas não pudemos identificar se a forma gausssiana da luminescência é devida ao silício poroso ou ao diamante Abstract: A study of the properties of anodically etched porous silicon was made prior to and following its coating with diamond. Mixtures of HF/H2O and of HF/C2H5OH/H2O were used as electrolytes in different proportions, for different corrosion times and with current densities in the range of 10 mA.cm-2 to 30 mA.cm-2. The porous silicon morphology was analyzed in-situ (liquid-phase) by atomic force microscopy to study of the variation of the porosity with the anodization parameters. The porous silicon films were covered with diamond deposited at different temperatures and times. It was observed that the porous silicon/diamond structure presents room temperature photoluminescence but it was not possible to determine whether the gausssian shape of the luminescence spectra was due to the porous silicon or to the diamond coating Doutorado Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Doutorado

Orientador : Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Doutorado

Orientadores : Vitor Baranauskas, Alfredo Carlos Peterlevitz Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Doutorado

Orientador: Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Este trabalho apresenta uma série de resultados referentes a utilização da Microscopia de Força Atômica (MFA) em aplicações na observação de materiais biológicos, comprovando sua eficácia como importante método para investigação de variados fenômenos, A estrutura molecular do colágeno do tendão de rato foi utilizado como modelo de reparação teciduaL Utilizou-se laser de ReNe (6 mW) como recurso no intuito de promover ou facilitar a cicatrização e se analisou por meio da MFA, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), estes últimos com objetivos de dar um panorama de menor ampliação do tecido em reparação e avaliar os aspectos das possíveis modificações bioquímicas na estrutura das moléculas de colágeno, respectivamente. A MEV mostrou evidências de melhor organização na reparação do tendão nos animais tratados com o laser de ReNe, acelerando-a em relação aos animais controle, não tratados. Os animais tratados pelo laser com diferentes doses, mostrou sinais de aceleração do processo na dependência da dose. As doses que foram mais eficientes foram 5 J/cm2, 50 J/cm2e 0,5 J/cm2 considerados em ordem decrescente. Tais resultados foram corroborados com a MFA, repetindo as características de auto enrolamento, mesmo quando observado em resoluções maiores. Não houve modificações dignas de nota quando comparados os resultados obtidos com FT-IR. Provavelmente houve alguma falha na preparação das amostra para este objetivo, uma vez que as amostras eram as mesmas preparadas para análises no MFA... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital Abstract: Some works were seem results by use of Atomic Force Microscopy (AFM) in biological applications. This method of investigation has been aproved in some kinds of biological analysis. The collagen molecular structure of rat tendon were used as a model of tissue repair. The HeNe laser (CW power = 6 mW) were applied to promote or stimulate the wound repair. We analised this phenomenon by Atomic Force Microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Infrared Spectroscopy (FT-IR). The SEM has low amplificationin the image and can show the repair tissue and the FTIR revealed the biochemical changes in the collagen molecule structure. The SEM image show best tendon repair in HeNe laser treated animals than controls, no treated, specially in the rate of organization. AlI treated groups exhibited faster tendon repair than for the control groups, but the dose of laser is very important in this way. The best doses were in decreasing order 5J/cm2, 50 J/cm2 and 0,5 J/cm2. These results were confirmed with AFM, which presents coiling formatoIn the results, FT-IR exhibits no differences in the groups of animals. The phenomena of best collagen molecule order, raise in fiber diameter, collagen bundle to grow thick and raise the azimutal axis are several of evidence to support the idea of positive laser action in collagen molecule. Probably the laser radiation play as a signal in extracellular matrix for the fibrillar structural changes, that occur after the coherent electromagnetic field interaction with collagen molecules... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations Doutorado Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores : Vitor Baranauskas, Maria Alice da Cruz-Hofling Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Doutorado

Orientadores: Vitor Baranauskas, Alfredo Carlos Peterlevitz Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: O presente trabalho trata da síntese de materiais carboníferos pela técnica de eletrodeposição na fase líquida realizada em temperatura ambiente. Durante o processo de deposição, foi utilizada uma célula eletrolítica de arranjo simples e diferença de potencial, entre os eletrodos, não superior a 300V. A solução utilizada foi etanol puro bem como água deionizada misturada com etanol. As amostras foram caracterizadas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman. Dentre o conjunto de amostras produzidas, houve as que apresentaram estruturas de Carbono Tipo Diamante (DLC) e diamante. O interesse na técnica de eletrodeposição na fase líquida justifica-se pela possibilidade de sintetizar materiais de carbono em baixas temperaturas. Abstract: This work describes the synthesis of carbon materials by the liquid phase electrodeposition technique performed at room temperature. During the process of deposition, was used an electrolytic cell with potential diference between the electrodes not exceeding 300V. The solution used was pure ethanol well as deionized water mixed with ethanol. The samples were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. Among the set of samples produced, there were those that presented structures of Diamond-Like Carbon (DLC) and diamond. The interest in the liquid phase electrodeposition technique is justified by the possibility of synthesizing carbon materials at low temperatures. Doutorado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, William Dias Belangero Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O hidrogel de polivinil álcool puro e reforçado com duas diferentes nanopartículas de carbono, produzidas pelo método de deposição química a partir da fase vapor, foi avaliado por ensaios in vitro e in vivo, para verificar seu potencial de uso para tratamento de defeitos osteocondrais. A caracterização das nanopartículas foi feita por microscópio Raman, microscopia eletrônica por emissão de campo e microscopia eletrônica de alta transmissão. Foi avaliada a citotoxicidade dos materiais com células do Vero do tipo fibroblasto e células-tronco mesenquimais derivadas da medula óssea de ratos Wistar-kyoto por ensaios de viabilidade e análise citoquimica e a diferenciação osteogênica pela atividade da enzima fosfatase alcalina e corante vermelho de alizarina. Os materiais foram implantados por 3 e 12 semanas em defeitos osteocondrais de ratos Wistar e analisados por microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica, ensaio mecânico de indentação e espectrometria de fluorescência de raios X. Os resultados sugerem que os materiais não interferiram na viabilidade e morfologia de nenhum tipo celular. Foi identificada a atividade da enzima fosfatase alcalina e formação de matriz orgânica mineralizada. Após implante os materiais não apresentaram sinais de desgaste ou mudança de cor. A região de interface apresentou tecido conjuntivo denso e ósseo neoformado após 3 e 12 semanas. Foi observado aumento do módulo de fluência e maior concentração de cálcio nos materiais ao longo do tempo. Os resultados indicaram que os hidrogéis com nanopartículas de carbono não interferiram na atividade metabólica de ambas as células e na diferenciação osteogênica das células mesenquimais. O desempenho destes materiais pode ser considerado melhor que o hidrogel sem nanopartículas Abstract: Poly(vinyl alcohol) hydrogel pure and reinforced with two different carbon nanoparticles, produced by hot-filament chemical vapor deposition method, was evaluated by in vitro and in vivo assays, to assess its potential employment for the treatment of osteochondral defects. Nanoparticles characterization was done by Raman microscope, field emission scanning electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy. It evaluated the cytotoxicity of the materials with Vero fibroblast-type cellular and mesenchymal stem cells derived from bone marrow of Wistar-Kyoto rats by assays of viability and citochemistry analyses and osteogenic differentiation by alkaline phosphatase activity and alizarin red staining. The materials were implanted by 3 and 12 weeks in the osteochondral defects of Wistar rats and analyzed by scanning electron microscopy, optical microscopy, creep indentation and X-ray fluorescence spectroscopy. The results suggest that the materials didn't interfere in the viability and morphology of any cell type. Alkaline phosphatase activity and nodules of mineralized organic matrix formation was identified. After implantation the materials did not showed signs of wear or color change. The interface region showed connective dense tissue and bone tissue neoformed after 3 and 12 weeks. It was observed increased of creep module and more concentration of calcium of samples over time. The results indicate that the hydrogels with carbon nanoparticles not interfere in metabolic activity of both cells and osteogenic mesenchymal differentiation. The performance of these materials can be considered better than the hydrogel without nanoparticles Doutorado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Leonilda Maria Barbosa dos Santos Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Os nanotubos de carbono estão sob intenso estudo diante da possibilidade de serem utilizados em aplicações biomédicas. Estudos prévios descreveram que a inalação de nanopartículas de carbono induz resposta inflamatória no tecido pulmonar; entretanto o efeito dessas partículas na resposta imune adaptativa não está completamente entendido. Assim, três diferentes preparações de nanotubos de carbono (NT1, NT4, NT5) foram testadas in vivo na resposta de linfócitos T e B de camundongos C57Bl/6. Os nanotubos de paredes múltiplas NT1 e NT4 foram produzidos em nosso laboratório e seu efeito na resposta imune adaptativa foi comparado com uma preparação comercial de nanotubos (NT5). A preparação (NT4) demonstrou alguns efeitos citotóxicos, sendo inadequada para uso in vivo. As outras preparações não mostraram toxicidade quando administradas sistemicamente. Os nanotubos NT1 e NT5 induziram a uma significativa ativação de linfócitos T e B. A administração sistêmica dessas estruturas resultou no aumento da resposta proliferativa de linfócitos ao mitógeno inespecífico Con A, no aumento da expressão de mRNA de citocinas como TNFa, IL-6, IL-10 e significativa redução do TGFß. As nanoestruturas induziram significativo aumento da produção de anticorpos específicos para ovalbumina. Esses resultados enfatizam a importância de estudar a resposta imune induzida pelas nanopartículas antes funcionalizá-las com proteínas, DNA ou utilizá-las na oferta de fármacos. Abstract: Carbon nanotubes are currently under scrutiny as new tools for biomedical applications. Previous studies have shown that inhalation of carbon nanoparticles elicited an inflammatory response in the lung tissue; however the effect of these particles in the adaptive arm of the immune response deserves more attention. Thus, three different preparations of carbon nanotubes (NT1, NT4, NT5) were tested on in vivo T and B lymphocytes response of C57Bl/6 mice. The multi-walled carbon nanotubes NT1 and NT4 were produced in our facilities and their effect on adaptive immune response was compared to commercial carbon nanotubes (NT5). The preparation (NT4) has demonstrated some cytotoxic effects and was inappropriate for use in vivo. No cytotoxicity was observed in the other preparations when administered systematically in vivo. Carbon nanotubes NT1 and NT5 lead to a significant activation of the T and B lymphocytes. The systemic administration of these structures resulted in increased proliferative response oflymphocytes to nonspecific mitogen ConA, augmented the mRNA cytokines expression such as TNFa, IL-6, IL-10 and significant decrease of TGFß. Nanostructures induced significant increase in the production of antibody to a specific antigen (OVA). These results emphasize the importance of studying the immune response induced by the nanoparticles before functionalizing them with proteins, DNA or for drug delivery purpose. Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A administração "in vivo" de nanotubos de carbono "multi-walled" (MWCNT's), mesmo sem serem funcionalizados, estimula o aparecimento de uma reposta imune em camundongos normais. Nesse trabalho nós fornecemos evidências de que essas nanopartículas de carbono também estimulam a resposta imune em camundongos portadores de tumor. Os MWCNT's (100 ?g) diluídos em PBS contendo 0,1 % de Pluronic 127 foram inoculados sistemicamente em camundongos portando tumores cujos tamanhos atingiram 5 milímetros (mm) e a resposta imune foi avaliada nos linfonodos desses animais. Observamos que os tumores de animais que receberam as nanopartículas não cresceram como os tumores dos animais não tratados. A discreta inibição do crescimento do carcinoma pulmonar de Lewis (LLC) foi acompanhada pela ativação de linfócitos T CD8+ tanto em número quanto em função. A ativação da função citotóxica dos linfócitos T CD8+ pode ser explicada pelo aumento da expressão de citocinas pertencentes à família da IL-12, principalmente IL-27, que é descrita como a citocina envolvida na estimulação da citotoxicidade de linfócitos T CD8+. Nossos dados demonstraram que nanotubos de carbono "multi-walled", mesmo sem funcionalização estimula resposta imunológica antitumoral Abstract: The "in vivo" administration of multi walled carbon nanotubes (MWCNT's) even without functionalization stimulates the immune response of naïve mice. Here we provide evidence that these carbon nanoparticles also stimulated the immune response of tumor-bearing mice. The MWCNT's (100 ?g) diluted in PBS with 0,1% of Pluronic 127 were inoculated systemically in mice with tumor that reached 5 mm and the immune response was evaluated in the lymph nodes. We observed that the tumors that received the nanoparticles did not grow as the untreated tumor. The discrete inhibition of the growth of the Lewis Lung Carcinoma (3LL) was accompanied by activation of CD8 T lymphocytes both in number and in function. The activation of the cytotoxic function of CD8 T lymphocytes may be explained by the increase of expression of cytokines belongs to the IL-12 family, mainly the IL-27, which is described as a cytokines involved in the stimulation of CD8 T lymphocytes cytotoxic function. Our data demonstrated that MWCNT even without functionalization stimulated the antitumor immune response Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Maria Alice da Cruz-Hofling Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O tecido muscular é o principal afetado nos acidentes com veneno botrópico. O estudo do uso da luz, por meio da irradiação laser de baixa intensidade, busca possibilitar um recurso alternativo ao antiveneno. Camundongos Swiss (Mus musculus) machos, adultos jovens (6-8 semanas), massa corporal média de 22-25 ± 3g, receberam injeção intramuscular (m. gastrocnêmio direito) (20-25?l) do veneno liofilizado (diluído em NaCl 0,9%) de serpente do gênero Bothrops jararacussu (Bjssu) na concentração de 0,83mg/kg [grupos "veneno" (V), "veneno + laser" (VL) e "veneno + laser desligado"(VLP)]. Paralelamente, foi administrada injeção de NaCl 0,9% em animais dos grupos "salina" ["salina" (S), "salina + laser" (SL) e "salina + laser desligado" (SLP)]. A primeira irradiação laser (GaAs-904nm; área de tratamento: 1,0cm²; densidade de potência: 20 W/cm²; densidade de energia: 4 J/cm²; 4J/sessão de tratamento; modo contínuo; ponto único em contato direto; 1min 32s) foi realizada 3h pós-lesão/injeção de Bjssu/NaCl 0,9%, respectivamente nos grupos VL e SL. O tratamento foi repetido após 24, 48 e 72h. Desde o momento pré-lesão, os animais passaram por análise da função motora dinâmica por meio do sistema CatWalk. Terminado o período de 72h, foram sacrificados em câmara de CO2 e o m. gastrocnêmio coletado para análise. As amostras foram processadas e submetidas a técnicas de análise histológica, PCR quantitativa, espectroscopia Raman e FT-IR. Os animais dos grupos V e VLP não realizaram apoio do membro posterior direito (mantiveram postura flexora reflexa) no período de 3h pós-lesão, diferentemente (p

Orientadores: Vitor Baranauskas, Alfredo Carlos Peterlevitz Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Esta tese apresenta um estudo do crescimento e caracterização do diamante nanocristalino crescido por deposição química a partir da fase vapor (diamante CVD), com a introdução de boro durante o crescimento. Nosso objetivo foi de produzir amostras com boas propriedades para emissão de elétrons para o vácuo por efeito do campo elétrico (FEE). As amostras foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura de Emissão por Campo (FESEM), micro-espectroscopia Raman e emissão de elétrons por campo elétrico. Os resultados destas caracterizações são apresentados e discutidos. Abstract: This thesis presents a study of the growth and characterization of nano crystalline diamonds produced by the hot-filament chemical vapor deposition (CVD) with the introduction of boron during the growth process. Our objective was to produce samples with good electrical properties for field induced emission of electrons (FEE) to the vacuum. Characterization of the samples by electron microscopy, Raman micro-spectroscopy, and Field Emission measurements are presented and discussed. Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Foi projetado e construído um reator para sintetização de filmes diamantíferos tubulares, por processo de deposição química a partir da fase vapor assistido por filamentos quentes (também conhecido como processo HFCVD - "Hot Filament assisted Chemical Vapor Deposition"). Obtiveram-se filmes de alta homogeneidade com a manutenção do substrato em rotação durante o crescimento. O torque para a rotação ocorre por acoplamento magnético de ímãs posicionados no suporte do substrato e ímãs montados em sistema externo ao reator, mantidos em rotação por um pequeno motor elétrico. Os materiais usados como substratos poderão ter secção de corte transversal circular, quadrada, triangular ou outra qualquer. No caso dos substratos serem ocos (caso mais comum) a temperatura é medida no interior do substrato durante o crescimento, sendo útil para determinar o tipo de material diamantífero que se pretende sintetizar: diamante, DLC (Diamond Like Carbon), carbono amorfo, diamante micro e nanocristalino, etc. São apresentados resultados de crescimento de filmes sobre tubos cilíndricos de quartzo e análise dos mesmos por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman. Abstract: A hot-filament chemical vapor deposition system was designed and built to grow diamond thin films. This system fed with ethanol highly diluted in hydrogen was employed to deposited diamond layers onto quartz tubes with diameters of 6 mm and length of 10 cm. High uniformity microcrystalline diamond films were obtained thanks the maintenance of the substrate in rotation during growth process. The rotation of the substrate was carried out by magnetic coupling of magnets positioned into support of the substrate and magnets mounted in the system held in rotation by a small electric motor outside of the reactor. The temperature of the substrates was measured inside of them during the growth process. The control of the temperature is useful to determine the type of material that is intended to synthesize: micro and nanodiamond, Diamond Like Carbon (DLC), amorphous carbon and so on. This work presents the results of these growths and their characterization by scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Helder José Ceragioli Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Células solares orgânicas e inorgânicas representam uma excelente alternativa como fonte de energia renovável. Este trabalho consiste em aplicar nanoestruturas de carbono obtidas pela técnica HFCVD (Hot Filament Chemical Vapour Deposition) como componentes utilizados na construção e melhoria de células solares orgânicas (organic photovoltaics - OPVs) e células sensibilizadas por corante (dye-sensitized cells - DSCs). Foi obtido óxido de grafeno reduzido (rGO), carbono tipo diamante (DLC - diamondlike carbon) e diamante condutor nanoestruturado. Estes materiais foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (SEM-FEG), microscopia de transmissão de alta resolução (HRTEM), espectroscopia Raman e análise termogravimétrica (TGA). O rGO foi empregado na construção das células DSC misturado na pasta de TiO2 em diferentes concentrações, produzindo o aumento de fotocorrente gerada e, consequentemente, o rendimento. O mesmo material foi empregado nas OPVs, em diferentes concentrações, para a substituição do fulereno PCBM (1-(3-metoxicarbonil)-propil-1-1-fenil- (6,6)metanofulereno) e também em conjunto com o fulereno, sendo observada também a melhoria no desempenho dos dispositivos em função da concentração. Com finalidade de substituir os contraeletrodos das células DSC, carbono tipo diamante foi depositado em substrato de alumínio (Al) e diamante condutor nanoestruturado depositado em substratos de nióbio (Nb). As células com contraeletrodos de Al com filme de DLC apresentaram sensibilidade à luz, com possibilidade de aplicação em sensores ópticos, enquanto as células com contraeletrodos de Nb com filme de diamante condutor apresentaram excelente desempenho, tornando possível a substituição dos contraeletrodos de platina Abstract: Organic and inorganic solar cells comprise a promising solution as a renewable energy source. This work consists of applying carbon nanostructures obtained by HFCVD technique (Hot Filament Chemical Vapour Deposition) as components used in the construction and improvement of organic solar cells (organic photovoltaics - OPVs) and dye sensitized cells (dye-sensitized cells - DSCs). Reduced graphene oxide (rGO), carbon diamond-like (DLC - diamond- like carbon) and nanostructured conductor diamond was obtained. These materials were characterized by scanning electron microscopy (SEM-FEG), high resolution transmission microscopy (HRTEM), Raman spectroscopy and thermal gravimetric analysis (TGA). Reduced graphene oxide was used for the construction of the DSC cell at the TiO2 layer mixed in different concentrations, producing an increase in photocurrent generated and thus conversion efficiency. The same material was used in the OPVs at different concentrations for the replacement of fullerene PCBM (1- (3-methoxycarbonyl) -propyl-1-1-phenyl- (6,6) metanofulereno) and with the fullerene was also observed improvement in performance of the devices as a function of concentration. With aim of replacing the counterelectrode of DSCs cells, diamond-like carbon was deposited on aluminum substrate (Al) and nanostructured conductive diamond deposited on niobium (Nb) substrates. Cells with Al/DLC counterelectrode showed sensitivity to light, with the possibility of application in optical devices while cells with Nb/nanostructured conductive diamond counterelectrode showed excellent performance, with possibility to replace platinum counterelectrodes Doutorado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Elaine Conceição de Oliveira e Yaro Burian Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O câncer é uma doença caracterizada pelo crescimento e proliferação desordenado de células com alterações genéticas, capaz de formar uma massa anormal ou tumoral. A massa tumoral compreende um microambiente complexo, composto, além das células tumorais, por células da resposta imune, fibroblastos, células endoteliais, citocinas e quimiocinas que proporcionam um ambiente supressor para o sistema imune e que beneficia a progressão tumoral. Nos últimos anos, a medicina tem se desenvolvido de maneira a incorporar novas tecnologias para o diagnóstico e tratamento do câncer. A possibilidade de empregar a nanotecnologia na área médica permitirá o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas, como a terapias-alvo através do carreamento de substâncias e medicamentos para um sítio alvo. Dentre as inúmeras nanopartículas de interesse da medicina, o nanotubo de carbono oferece algumas vantagens devido ao seu tamanho reduzido, propriedades mecânicas, químicas, físicas e uma grande área de superfície. Estudos realizados por nosso grupo de trabalho revelaram que a administração sistêmica de nanotubos de carbono de parede múltipla (MWCNT) não funcionalizados estimulavam a resposta imune antitumoral em camundongos com carcinoma pulmonar de Lewis. O objetivo desse estudo foi avaliar o perfil de células imunes no microambiente tumoral de camundongos portadores de tumor tratados sistemicamente com MWCNT, bem como o seu padrão de ativação. Os resultados mostraram que a administração sistêmica da nanopartícula diminui a massa tumoral dos grupos tratados, quando comparado ao grupo controle. Apesar deste resultado, não foram observadas diferenças significativas no número de linfócitos T CD4+, CD8+, células Natural Killer (NK) e de células apresentadoras de antígeno no microambiente tumoral nos grupos tratados com MWCNT. Porém, no linfonodo dos grupos tratados encontramos uma menor expressão da molécula PDL-1 pelas células dendríticas (CD11c+). Demonstrou-se também, através da quantificação de RNAm (Real Time-PCR) da massa tumoral, que há uma tendência nos grupos tratados em diminuir a expressão de genes para as citocinas TNF-?, IL-10 e o fator de transcrição STAT3 Abstract: Cancer is a disease characterized by disordered growth and proliferation of cells with genetic abnormalities, capable of forming an abnormal mass or tumor. The mass of tumor comprehend a complex microenvironment, comprising, in addition to the tumor cells, by the immune response cells, fibroblasts, endothelial cells, cytokines and chemokines, which provide a suppressor environment to immune system and that benefits the tumor progress. In the last years, the medicine has developed in the way to incorporate new technologies for the diagnosis and treatment of cancer. The possibility of using nanotechnology in the medical field will enable the development of new therapeutic strategies, such as targeted therapies through the entrainment of chemicals and drugs to a target site. Among the many nanoparticles of interest of medicine, the carbon nanotube has some advantages due its small size, mechanical properties, chemical, physical, and a large surface area. Studies by our group showed that systemic administration of multi-wall carbon nanotubes (MWCNT) not functionalized stimulated anti-tumor immune response in mice with pulmonary carcinoma Lewis. The objective of this study was to evaluate the profile of immune cells in the tumor microenvironment of mouse with tumor, which was treated systemically with MWCNT, and its pattern of activation of the immune cells. The results showed that the systemic administration of nanoparticles decreased the mass of tumor of the treated group when compared to the control group. Despite this result, there were not significant differences in the number of CD4+ and CD8+ T lymphocytes, Natural Killer cells (NK) and antigen presenting cells in the tumor microenvironment in groups treated with MWCNT. However, in the lymph node of treated group we found a lower expression of PDL-1molecules by dendritic cells (CD11c+). It was also demonstrated by quantifying RNAm (Real Time-PCR) of the tumor mass, there is a tendency in the groups treated by decreasing the expression of genes for TNF-?, IL-10 cytokines and STAT3 transcription factor Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestra em Engenharia Elétrica CNPQ 162096/2014-3

Orientador: Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Foi projetado e desenvolvido um sistema de aquisição de dados e controle para viabilizar, de forma automatizada, a caracterização de emissividade eletrônica em catodos frios, por meio da utilização da câmara de ultra alto vácuo do Departamento de Semicondutores, Instrumentação e Fotônica - DSIF, da Faculdade de Engenharia Elétrica e Computação - FEEC/Unicamp. A instrumentação desenvolvida teve como motivação: i) aumentar a confiabilidade dos procedimentos de leitura da corrente de emissão de campo em amostras de materiais nanoestruturados produzidos no laboratório; ii) garantir a reprodutibilidade dos ensaios; iii) preservar a integridade das amostras; iv) eliminar fontes de erro existentes no processo de aquisição dos dados; v) prover uma família de curvas de forma automatizada, para cada posicionamento da amostra analisada. Os principais desafios encontrados durante os trabalhos relacionaram-se com a definição da topologia do circuito de entrada, da forma da isolação galvânica, interferências e tratamento dos dados adquiridos. Após a entrada em operação da instrumentação, foram também realizados ensaios para fins de validação da instrumentação desenvolvida e dos procedimentos adotados para sua operação Abstract: A data acquisition and control system was designed and built in order to promote, in an automated fashion, the characterization of cold cathodes in the ultra high vacuum chamber of the DSIF, at the FEEC/Unicamp. The designed instrumentation was supposed to meet the following requirements: i) Enhance the accuracy of the field emission reading procedures for the nanostructured samples made in the same laboratory; ii) Ensure better repeatability of the tests; iii) Preserve the physical integrity of the samples; iv) Eliminate sources of error in the data acquisition process; v) Allow for automated establishment of a family of curves for each point of the sample material. The main challenges during this work were related to the circuit architecture, its input topology, galvanic isolation, interferences and data management. As the instrumentation started working, we have performed a series of tests for validation purposes, including the adopted operational proceedings Doutorado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Alfredo Carlos Peterlevitz Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Eletrodos cilíndricos de diamante foram desenvolvidos com até 75 cm2 de área e aplicados em degradações eletroquímicas de poluentes recalcitrantes em águas. Estudo sistemático foi realizado para a deposição de filmes de diamantes condutores e bem aderentes à superfície de diversos materiais. Estes eletrodos foram caracterizados em termos de suas propriedades físicas e eletroquímicas por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman e de energia dispersiva de Raio-X, voltametria, nanoindentação, quatro pontas de prova e ensaios de aderência. As oxidações de diversos micro-poluentes emergentes em água foram estudadas e monitoradas por absorbância na região do UV/Vis, demanda química de oxigênio (COD) e carbono orgânico total (TOC). Os resultados obtidos nas eletrodegradações, empregando os eletrodos cilíndricos de diamante desenvolvidos, foram plenamente satisfatórios quando comparado com os melhores resultados já apresentados na literatura, utilizando placas de diamante convencionais Abstract: Cylindrical diamond electrodes are developed with area up to 75 cm2 and were applied in electrochemical degradation of organic pollutants in wastewater. Systematic study was carried out to deposit conductive and well-adherent diamond onto several materials. These electrodes were characterized in term of their material and electrochemical properties by scanning electron microscopy (SEM), Raman and energy dispersive spectroscopy, voltammetry, nanoindentation, four points probe, pull-off test. The oxidation of several micro-pollutants in water were studied and monitored by UV/Vis absorbance, Chemical Oxygen Demand (COD) and Total Organic Carbon (TOC). The electrodegradation results employing cylindrical boron-doped diamond (BDD) electrodes were satisfactory compared with best results obtained with conventional plate-shape BDD electrodes Doutorado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Elaine Conceição de Oliveira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A utilização da nanotecnologia emerge com potencial para aplicação na área biomédica, no diagnóstico e tratamento patológico, transporte de fármacos e transporte intracelular de moléculas. Dentre as nanopartículas, os nanotubos de carbono (NT) pertencem a uma nova classe de material para aplicação na área biomédica. Devido ao seu tamanho reduzido, os NT podem ser internalizados por diferentes células, como os fagócitos e células tumorais. Embora vários mecanismos de internalização de nanopartículas tenham sido descritos, o mecanismo pelo qual isso ocorre ainda não é bem entendido. O receptor MARCO, que é um receptor de membrana celular expresso em macrófagos, células dendríticas e algumas células endoteliais e está ligado à remoção de partículas inertes parece estar relacionado à internalização de NT. Assim, o objetivo desse estudo foi estudar a internalização de NT por macrófagos (MO), células dendríticas (DC) e células de carcinoma pulmonar de Lewis (3LL), e sua relação com a expressão do receptor MARCO. Assim como, estudar a produção de citocinas pelas DC e MO incubados com os NT. Os MO foram obtidos do baço e as DC obtidas da medula óssea de camundongos C57Bl/6, e células da linhagem 3LL foram cultivadas em nosso laboratório. As células foram incubadas com NT de parede múltipla, marcados com o corante PKH26 em diferentes tempos. DC MO e 3LL internalizam os NT, porém somente os dois primeiros tipos celulares expressaram MARCO. As células 3LL apesar de internalizarem grande quantidade de NT após 12 e 24 horas, não expressam MARCO. Ao bloquear o receptor com anticorpo anti-MARCO nas DC e MO observamos diminuição na internalização dos NT.Os resultados demonstram que DC são aquelas que mais internalizam os NT e tem a maior expressão de MARCO. Estudos sobre modificações estruturais na célula foram observadas através da espectroscopia Raman. A análise da expressão gênica para citocinas demonstraram aumento na expressão de RNAm para citocina pró-inflamatória TNF? em MO e DC incubadas com NT Abstract: The aplication of nanotechnology emerges with potential for application in the biomedical area, pathological diagnosis and treatment, drug transport and intracellular transport of molecules. Among the nanoparticles, carbon nanotubes (NT) belong to a new class of material for application in the biomedical area. Due to its small size, the NT can be internalized by various cells such as phagocytes and tumor cells. Although several mechanisms of internalization of nanoparticles have been described, the mechanism by which this occurs is not well understood. The MARCO receptor, which is a cell membrane receptor expressed on macrophages, dendritic cells and some endothelial cells and is linked to the removal of inert particles appears to be related to the internalization of NT. Thus, the aim was to study the internalization of NT by macrophages (MO), dendritic cells (DC) cells and Lewis lung carcinoma (3LL) and its relationship with the expression of receptor MARCO. As well as studying the production of cytokines by DC and MO were incubated with NT. The MO were obtained from the spleen and the DC obtained from bone marrow of C57BL / 6 and 3LL cell lines were cultured in our laboratory. The cells were incubated with NT (multi wall) , labeled with PKH26 dye at different times. DC, MO and 3LL internalize the NT, but only the DC and MO express MARCO. 3LL cells internalize despite large amount of NT at 12 and 24 hours, but not express MARCO. By blocking the receptor with anti-MARCO in MO and DC, were decreased the internalization of NT. The results demonstrate that DC internalize more NT than other cells and have the highest expression of MARCO. Studies on structural changes in the cell were observed by Raman spectroscopy. The analysis of gene expression for cytokines showed increased expression of mRNA for proinflammatory cytokine TNF in MO and MO incubated with NT Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Francesco Langone Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: As propriedades únicas dos nanotubos de carbono sugerem um enorme potencial para aplicações terapêuticas. Porém, vários relatos indicam riscos associados a exposição das nanopartículas de carbono. Inclusive a resposta inflamatória crônica causada por partículas inertes estão associadas ao desenvolvimento de doenças autoimunes. O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito do nanotubo (NT1) na atividade de macrófagos e no desenvolvimento da Encefalomielite Experimental Autoimune (EAE), modelo experimental da Esclerose múltipla. Foi possível demonstrar que os NT1 marcados com corante fluorescente foram interiorizados pelos macrófagos. A interiorização dessas partículas ativaram a produção de TNF? pelos macrófagos, sugerindo uma propriedade pró-inflamatória dessas partículas. Quando os NT1 estavam presentes na imunização dos animais com a Proteína Básica de Mielina (MPB), o neuro-antígeno, significativa redução da gravidade da EAE foi observada, sugerindo que a interiorização dos nanotubos inibe a apresentação do antígeno para os linfócitos T. Não se observou redução da gravidade da doença quando os NT foram adminstrados 10 dias após a imunização com MBP. Linfócitos encefalitogênicos tiveram a resposta proliferativa diminuída quando cocultivaldos com macrófagos que internalizaram os nanotubos. Esses resultados explicam a redução da gravidade da EAE pela inibição da apresentação do neuro-antígeno Abstract: Carbon nanotubes are currently under scrutiny as new tools for biomedical applications. However, the individual exposure to inert particles have been associated with the development of autoimmune diseases Here the effect of carbon nanotubes (NT1) on macrophages activities and on the development of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) an experimental model of multiple sclerosis was studied. Evidence is provided that macrophages interiorized the carbon nanotubes marked with fluorescent dye. The interiorization of the NT1 resulted in significant increase in the production of TNF , suggesting a pro-inflammatory property of NT1. The immunization of Lewis rats with myelin basic protein (MBP) in the presence of NT1 resulted in a significant reduction of the severity of EAE. The systemic administration of NT1, 10 days after the immunization with MBP did not alter the evolution of the disease. Moreover, a significant reduction of the proliferative response of the encephalitogenic T cells co-cultured in the presence of NT1, macrophages and MBP was observed. These results suggest that the impairment of antigen presentation by macrophages that interiorized NT1 was responsible for the reduction of proliferative response of encephalitogenic T cells with a consequent reduction of the severity of EAE. Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Luiz Henrique Bonani Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Em um mundo no qual a demanda por largura de banda e miniaturização estão aumentando fortemente é discutida a aplicação potencial de dispositivos de nanotubos para comunicações em terahertz. Questões como propriedades estruturais, mecânicas, térmicas e elétricas são discutidas e são também revistas as possibilidades que podem ser exploradas por nanoantenas compostas por nanotubos de carbono metálicos e nanofios de ouro, quando comparados com o emprego de cobre. Comunicações na faixa de terahertz têm aplicações potenciais para as redes emergentes WLANs/WPANs. Nessas frequências, normalmente, as restrições para propagação são muito altas e antenas de bom rendimento são necessárias para permitir comunicação em banda larga. Além disso, são apresentadas algumas configurações de antenas e materiais para comunicações em terahertz para verificar a viabilidade de usar nanotubos neste tipo de aplicação. Abstract: In a world on which the demand for bandwidth and miniaturization are increasing strongly, we discuss the potential application of nanotube devices for terahertz communications. Issues as structural, mechanical, thermal and electrical properties of carbon nanotubes are discussed and we also review the possibilities that could be exploited by nano-antennas composed by metallic carbon nanotubes and gold nanowires, compared o copper utilization. Communications at terahertz range have potential applications to urrently emerging WLANs/WPANs. In these frequencies, normally, the propagation constraints are very high and we need antennas with a good performance in order to provide broadband communication. Therefore, we present some configurations of antennas and materials for terahertz communications to verify the viability of using nanotubes in this kind of application. Mestrado Eletrônica e Comunicações Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Materiais emissores de elétrons são extremamente importantes no ramo da micro e nano eletrônica, como por exemplo, em displays, microscópios eletrônicos, sensores de pressão. Para essas aplicações, podem ser usados catodos frios, ou seja, materiais que não necessitam ser aquecidos para emitirem elétrons. Através da aplicação de um campo elétrico local, aumenta-se a probabilidade dos elétrons tunelarem do sólido para o vácuo. Este é o fenômeno de emissão de campo. Essa dissertação apresenta os resultados da emissão de elétrons por efeito de campo elétrico (emissão de campo) de amostras de nanotubos de carbono, dopados e não-dopados com boro e nitrogênio. As amostras estudadas foram fornecidas pelo Laboratório de NanoEngenharia I do DSIF, FEEC. É feita, também, uma descrição da teoria de emissão de campo e de algumas aplicações desse fenômeno. Verificou-se que os materiais testados são bons emissores de elétrons. Abstract: Electron emitter materials are extremely important in the field of micro and nano electronics, for example, in displays, electronic microscopes, pressure sensors. For such applications, cold cathodes can be used, that is, materials that do not need to be heated to emit electrons. Through the application of a local electric field, it is increased the probability of the electrons to tunnel from the solid. This is the phenomenon of field emission. This dissertation presents the results of the electron emission in the presence of an electric field (field emission) of samples of carbon nanotubes, undoped and doped with boron and nitrogen. The samples were provided by the Laboratório de NanoEngenharia I from DSIF, FEEC. It is also made a description of the field emission theory and of some applications of this phenomenon. It was found that the materials tested are good electron emitters. Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Ana Flavia Nogueira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Novas fontes de energia limpa de baixo custo devem ser obtidas nas próximas décadas para sustentar o consumo de energia mundial e manter o meio-ambiente livre de gases de efeito estufa. Enquanto células solares inorgânicas são uma fonte limpa de energia, essa tecnologia é restrita devido a seu alto custo de produção. Células solares orgânicas têm sido desenvolvidas para solucionar este problema, pelo menos para dispositivos pequenos, isto é, para aplicações de baixa corrente. Recentemente novos materiais tal como polímeros condutores e nanotubos de carbono vêm sendo utilizados em células solares orgânica de heterojunção. Uma célula solar eficiente deve absorver toda (ou boa parte) da luz solar e gerar e transportar portadores de carga livre para seus eletrodos para assim produzir corrente elétrica e um potencial interno. Neste trabalho usamos o polímero poli[2-methoxy-5-[(3,7-dimethyloctyloxy) phenylene vinylene] (MDMO-PPV) como material absorvedor e transportador de buracos e nanotubos de carbono para dissociação do exciton e tranporte de elétrons. A morfologia e foto-fisica das células, bem como a caracterização do dispositivo é estudada. Abstract: New sources of low cost and clean energy must be achieved in the coming decades to sustain world consumption while also keeping the environment free of green house gases. While inorganic solar cells are a source of clean energy, they are plagued by high production costs. Organic solar cells have been developed as a solution to this problem as a means to harvest light while keeping production costs low. Recently, new materials such as conductive polymers, carbon nanotubes (CNT) and fullerenes have been utilized in bulk heterojunction organic solar cells1,2. Increasing the effi-ciency of these organic solar cells is crucial for them to become economically viable. An efficient solar cell must harvest all the possible light from the Sun and produce and transport free charges carriers to their electrodes to produce electrical current with a built-in potential. In this work we use a poly[2-methoxy-5-[(3,7-dimethyloctyloxy) phenylene vinylene] (MDMO-PPV) as the absorption and hole transport material and CNT for exciton dissociation and electron transport. The morphology and photophysics of the films, as well as the characteristic J-V curves for the devices were obtained. Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Este trabalho refere-se a alguns efeitos de um campo eletromagnético aplicados em colônias bacterianas. A bactéria escolhida é bastante conhecida no mundo científico e tratase da Escherichia coli (E. coli). A parte experimental divide-se entre a análise quantitativa, qualitativa e morfológica sobre o ciclo de vida da E. coli. O circuito eletromagnético foi gerado a partir de uma freqüência de 60Hz. Durante um período de 18h, as bactérias acopladas ao circuito eletromagnético se proliferaram em meio aquoso e a cada fase do ciclo de vida da E. coli, foram realizadas diluições em tubos de ensaio para a análise da absorbância e contagem de bactérias viáveis. Ao mesmo tempo foram colocados em uma estufa, na mesma temperatura do circuito, tubos contendo a mesma amostra em quantidade e qualidade, para uma análise paralela do seu ciclo de vida. O trabalho inclui análise morfológica, com a utilização da microscopia eletrônica de transmissão (MET) e da microscopia eletrônica de varredura (MEV) Abstract: This research work studies some effects of an electromagnetic field applied on bacteria. The chosen bacterium is quite known in the scientific world, the Escherichia coli (E. coli). The experimental part was divided into the quantitative, qualitative and morphologic analysis on the life of bacterium Escherichia coli. The electromagnetic circuit was generated from a frequency of 60Hz. During a period of 18h, the bacteria connected to the electromagnetic circuit proliferated in watery way, and for each phase of the life cycle of E. coli LT1, dilutions in test tube were performed for the analysis of the absorbancy and counting of viable bacteria. At the same time, other test tubes holding the same sample in amount and quality were placed in a incubator, at the same temperature of the circuit, for a parallel analysis of its cycle of life. The work includes morphologic analysis, with the use of transmission electronic microscopy (TEM), and scanning electronic microscopy (SEM) Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Apresentamos neste trabalho o desenvolvimento de filmes de diamante crescidos com adição de enxofre. Foram crescidos por deposição química a partir da fase vapor (diamante CVD) utilizando reatores do tipo filamento quente. Para a obtenção de diamante com condução do tipo-n, diluímos diferentes concentrações de dissulfeto de carbono (CS2) em etanol, cujo vapor foi arrastado para o reator pelo hidrogênio. Isto foi feito, pois o enxofre pode agir como doador em diamante. A espectroscopia Raman mostrou a boa qualidade dos filmes de diamante crescidos mesmo com o aumento da concentração de CS2. Ocorreu o deslocamento do pico do diamante indicando que houve um aumento médio nos comprimentos das ligações detectadas nas amostras, possivelmente devido à expansão da rede do diamante pela incorporação do enxofre. As imagens revelam uma perda da cristalinidade das amostras intermediárias e o ótimo facetamento das amostras iniciais e finais (baixa e alta concentração de CS2). Medidas elétricas pela sonda de quatro pontas revelaram que quanto mais o CS2 era adicionado, mais a resistividade dos filmes produzidos diminuía e que depois voltou a subir nas últimas amostras. Ao tratar as amostras com ácidos nítrico e sulfúrico para fazer medidas por efeito Hall, elas se tornaram isolantes. Esse fato revela que o banho removeu o material condutor e que pode ser devido à dopagem com enxofre nas áreas superficiais e intergranulares dos filmes. Medidas por efeito Hall de amostras que foram crescidas ao mesmo tempo das amostras tratadas pelo banho, mas sem passar por ele, apresentaram uma condução do tipo-p devido aos buracos, da mesma forma que as amostras relatadas em artigos na literatura em que não houve contaminação com boro, seja ela involuntária ou voluntária. Apresentaram também alta densidade de portadores e uma mobilidade razoável. A incorporação do enxofre no filme de diamante foi confirmada por medidas de XRF e de PIXE. O aumento do enxofre incorporado no filme não foi proporcional às crescentes concentrações de CS2. Isto sugere que nem todo átomo de enxofre é eletricamente ativo, isto é, nem todo enxofre age como um dopante nos filmes de diamante. Estudos recentes revelam que a presença do boro nas dopagens com enxofre têm sido decisiva na obtenção de diamante do tipo-n Abstract: We present in this work the development of grown diamond films with sulphur addition. They had been grown by chemical deposition from the vapor phase (diamond CVD) using reactors of the type hot filament. For the diamond attainment with conduction of the n-type, we diluted different concentrations of carbon disulfide (CS2) in ethyl alcohol, whose vapor was dragged into reactor by hydrogen. This was done, due to the fact that sulphur can act as a donor in diamond. The Raman spectroscopy showed exactly the good quality of the grown diamond films with the increase of the CS2 concentration. The displacement of the peak of the diamond occurred indicating that it had an average increase in the lengths of the linkings detected in the samples, possibly due to the expansion of the lattice of the diamond for the incorporation of sulphur. The images presented to a loss of the crystallinity of the intermediate samples and the excellent good crystalline facets of the initial and final samples (low and high concentration of CS2). The electric measures in four-point probe methods showed that the higher the concentration of CS2 the lower the resistivity of the produced films was, and afterwards, it went up again in the last samples. When treating the samples with nitric and sulphuric acids to make the measures for Hall effect, they had become insulators. This fact discloses that the bath removed the conducting material and that can be due to doping with sulphur in the surface and intergrain areas of the films. The Hall effect measures of the samples that had been grown at the same time of the samples treated for the bath, but without being through it, presented a conduction of the p-type due to the holes, in the same way that the samples described in articles in literature where they did not have contamination with boron, either involuntary or voluntary. They had also presented high density of carriers and a reasonable mobility. The incorporation of sulphur in the diamond film was confirmed by measures of XRF and PIXE. The increase of sulphur incorporated in the film was not proportional to the increasing concentrations of CS2. This suggests that nor all sulphur atom is electrically active, that is, not every sulphur acts as a dopant in the diamond films. Recent studies have disclosed that the presence of boron in the doping with sulphur has been decisive in the diamond attainment of the n-type Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: O desenvolvimento de novos materiais para a produção de implantes ortopédicos tem sido uma busca constante, devido principalmente ao aumento das aplicações clínicas e à necessidade de se alcançar maior durabilidade, diminuindo assim as cirurgias de revisão. O diamante CVD obtido por deposição química da fase vapor é um novo material com grande potencial de uso devido às suas excelentes propriedades físico-químicas. Dentre elas pode-se destacar a inércia química, extrema dureza e baixo coeficiente de atrito, características importantes para materiais que necessitam resistir ao desgaste e à corrosão produzida pelos fluídos do corpo humano. O objetivo deste estudo foi avaliar pela análise ¿in vitro¿ e ¿in vivo¿ a biocompatibilidade de tubos de diamante microcristalino e diamante nanocristalino produzidos pela deposição química de vapor em filamento quente (CVD). Palavras Chave: diamante CVD, biomateriais, implantes, próteses Abstract: The development of new materials for orthopedic implants has been a quest due to the increasing number of clinical applications and necessity of achieving larger durability for lessening the need for revision surgeries. Diamond CVD (Chemical Vapour Deposition) is a new material with larger potential of future use due its excellent physico-chemical properties like for instance, high chemical inertness, extreme hardness and low friction coefficient. The aim of this study is to evaluate by ¿in vitro¿ and ¿in vivo¿ assays the biocompatibility of microcrystalline and nanocrystalline diamond self-sustaining tubes produced by hot-filament chemical vapor deposition (CVD). Key Words: chemical-vapor-deposited diamond, biomaterials, implants, prosthesis Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: O principal objetivo deste trabalho foi contribuir para o cálculo, análise e modelagem de sistemas de vácuo de uso geral. As contribuições ocorreram na criação, desenvolvimento e aprimoramento de ferramentas matemáticas tanto analíticas como numéricas para modelar e analisar detalhadamente sistemas de vácuo. Foram consideradas duas maneiras de modelar sistemas de vácuo, denominadas de formulação discreta e contínua. Na formulação discreta os sistemas de vácuo são tratados de modo que a pressão em função do tempo na câmara de vácuo pode ser obtida a partir de especificações das fontes de gases e vapores, das dimensões da linha de bombeamento e das bombas de vácuo. Foram considerados nos cálculos e nas modelagens os quatro regimes de escoamento presentes nos sistemas de vácuo em geral. Foram também consideradas em detalhe as condutâncias e as fontes gasosas importantes para processos em vácuo em geral, além de obtidas as expressões matemáticas para as curvas de velocidade de bombeamento das bombas de vácuo comumente utilizadas em circuitos de vácuo. Foram utilizados nas análises numéricas os métodos de Euler-Heun e Runge-Kutta de segunda e quarta ordens. Na formulação contínua os sistemas de vácuo foram modelados de forma que a pressão possa ser determinada em todas as suas partes e em função do tempo. Foram obtidas as equações de difusão para sistemas de vácuo unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais estacionários e transientes. Foram estudados em detalhe e exemplificados sistemas de vácuo por meio das formulações discreta e contínua. Sistemas de vácuo com geometrias tubulares e planares foram modelados com o estabelecimento preciso das definições das grandezas condutância específica e throughput específico para as fontes de gases e condições de contorno pertinentes à descrição a partir de equações diferenciais parciais. Para exemplificar os conceitos e abordagens desenvolvidas, foram tratados de casos realísticos encontrados em laboratórios e na indústria Abstract: The main propose of this work is to toward in modeling of general vacuum systems. In addition, the aims of this work are to create, develop and improve analytic and numerical mathematical tools in order to model and to analyze vacuum systems in detail. Two different modeling ways to vacuum systems have been considered, denoted discrete and continuum formulations. In the discrete formulation the vacuum systems are treated in a way such that inside the vacuum chamber the pressure as a function of time can be obtained from the specification of the gas and vapor sources, from the pumping line dimensions and from the choice of the vacuum pumps. The conductance and the gas sources were considered important to vacuum processes in general besides the mathematical expressions obtained to pumping speed curves of the vacuum pumps. The numerical analysis was done through the Euler-Heun and the Runge-Kutta of second and fourth order methods. In the continuum formulation the vacuum systems were modeled in a way such that the pressure can be determined in all parts and as a function of the time. To perform this modeling were defined specific conductance and specific throughput to general gas sources. Vacuum systems with one-dimension or tubular forms and two-dimensions or planar forms were studied in detail and exemplified with the definitions of the quantities and the appropriate partial differential equations boundary conditions. The concepts, definitions and approach were applied in realistic cases, with typical laboratory and industry dimensions Doutorado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Foi desenvolvida uma câmara de vácuo para estudo das propriedades elétricas de emissão de elétrons por catodos frios de vários materiais de interesse tecnológico, por exemplo, diamante dopado, filmes de carbono diamantífero e silício. Na parte experimental realizamos um sistema de alto vácuo (bomba mecânica mais a bomba difusora), um sistema de posicionamento de 6 graus de liberdade e um sistema de medida da corrente de emissão de elétrons. A modelagem matemática da emissão foi baseada na teoria de Fowler ¿ Nordheim. Foram feitos os cálculos relativos às propriedades de vácuo do sistema utilizado e a seguir a caracterização de algumas amostras de estruturas nanométricas produzidas utilizando o processo de deposição química a partir da fase vapor do etanol (HFCVD) com altas concentrações de hélio e argônio Abstract: A vacuum chamber was developed for study the physical properties of electron emission by cold cathodes of several materials of technological interest as for example, doped diamond, films of diamond-like carbon and silicon. In the experimental part we accomplished a system of high vacuum (mechanic and diffusion pumps), a positioning system of 6 degrees of freedom and a system to measure of the electron emission current. The mathematical modeling of the emission was based on the theory of Fowler - Nordheim. Relative calculation of the properties of vacuum in the used system was made to check the characterization of some samples of nanometric structures produced using the process of chemical deposition starting from the phase vapor of the ethanol (HFCVD) with high concentrations of helium and argon Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Este trabalho apresenta subsídios para uma análise preliminar dos efeitos da interação de campos eletromagnéticos com alguns tipos de tecidos, biológicos. A motivação está na necessidade da avaliação de tais efeitos tendo em vista a da grande difusão na utilização de aparelhos celulares. Nese sentido, os campos analisados estão nas freqüências de 800- 900 e 1800 MHz e nas potências de 600. 250 e 125 mW, respectivamente, que representam valores efetivamente utilizados, principalmente pela tecnologia digitai GSM (Global System for Mobile Communication). O método utilizado roi o FDTD. (Finite-Difference Time-Domain) implementado no software Matlab e os resultados de SAR (Specific Absorption Rate) foram obtidos e comparados com os dado:-publicados por algumas agendas reguladoras Abstract: This work presents the basis for a primary analysis concerning the effects of iteraiton between electromagnetic fields and some kinds of biological tissues. The motivation is the evaluation need of such effects observing the great diffusion of mobile phones. Therefore, the analyzed fields are in the frequencies of 800. 900 and 1800 MHz with output power of 600, 250 and 125 mW. respectively, which correspond to effective!1, used values, most!) for GSM (Global System for Mobile Communication) digital technology. The used method was FDTD (Finite-Difference Time-Domain) and it was implememed using Mat lab software. The results related lo SAR (Specific Absorption Rate; were achieved and compared with the data published by some regulatory agencies Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Doutorado

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Mestrado

Orientador : Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Este trabalho apresenta os efeitos da radiação 1aserno processo de cura da inflamação induzida por injeção intra-articular de adjuvante de Freund incompleto na cartilagem articular do joelho de cobaias. A radiação dos animais foi feita a partir do quinto dia da indução, com doses de 0,5, 7,0 e 50 J/cm2 (laser de HeNe) e de 1,0, 5,0 e 25,0 J/cm2 (1aser de GaAs). As cartilagens foram analisadas 7, 14 e 21 dias após a indução, através da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (MFA), teor de hidroxiprolina e Testes Mecânicos (rigidez). A MEV mostrou evidências de melhor organização na reparação da cartilagem articular dos animais tratados com o 1asers de HeNe e GaAs em relação aos animais inflamados sem tratamento. As doses mais eficientes foram: 7,0 J/cm2(ReNe) e: 1,0 J/cm2 (GaAs). O tratamento de HeNe, na MFA pôde identificaruma melhor organização das moléculas de colágeno, formação de feixes mais espessos, melhor direcionalidadee maior agrupamento das fibrilas que indicamuma atuação positiva do laser sobre o colágeno. Em relação ao teor de hidroxiprolina, o 1aserde HeNe pareceu ter efeito excitatório nas doses maiores e inibitório nas doses menores. Os maiores aumentos no teor de hidroxiprolina foram encontrados com a dose de 50,0 J/cm2 (HeNe). Entretanto o laser de GaAs produziu efeito inibidor no processo de sintese de colágeno em quase todas etapas. O teste de indentação mecânica demonstrou uma tendência a aumento da rigidez pelos lasers quando comparados aos animais inflamados sem tratamento. A dose mais adequada foi de 7,0 J/cm2com o laser de HeNe Abstract: This work presents the effects of 1aserirradiationon the curing process of inf1ammationinduced in the articular cartilage of Gufuea Pigs's knee. The int1ammationwas induced by intra-articular injection of incomplete Freund's Adjuvant. Irradiation of the animaIswas undertaken irom the fifth day of induction, with doses of 0.5, 7.0 and 50 J/crrl-(HeNe) and of 1.0, 5.0 and 25.0 J/cm2 (GaAs). The cartilages were analysed at 7, 14 and 21 days after induction, Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), concentration of Hidroxyprolyne and Mechanical Tests (rigidity). SEM showed evidence of better organization in the repair of the articular cartilage ofthe animals treated with the HeNe and GaAs 1asersin relation to the untreated animals. The most efficient doses were: 7.0 J/cm2 (HeNe) and 1.0 J/cm2 (GaAs). Following the laser treatment of ReNe, AFM better organization of the molecules of collagen, fonnation of thicker bunches, better direction and larger grouping ofthe fibrils,which indicate the positive effect of the 1aser on the collagen. In relation to the hidroxyprolyne concentration, the HeNe laser seemed to have a stirnulating effect great doses and an inlu'bitory effect in smaller doses. The largest increases in the hydroxiprolyne concentration were found with the dose of 50.0 J/crrl- (HeNe). However, the laser of GaAs produced an inhibitory effect the process of synthesis of collagen in almost alI of stages. The mechanical indentation test, showed a tendency of increasing rigidity of the treated tissue, compared with the animaIs inflamed without treatment. The most effective dose was of 7.0 J/crrl- (HeNe) Doutorado Engenharia Elétrica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador : Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Doutorado

Orientador: Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Foram realizados estudos de dopagem do diamante, e estudos da interface entre o diamante e o silício poroso. Os filmes foram crescidos pelo método de deposição química a partir da fase vapor assistido por :fi1amento quente. A fonte precursora de carbono foi álcool etílico e acetona, diluídos em hidrogênio. O boro foi introduzido através da diluição de B2O3 e o nitrogênio através do nitrogênio molecular. Apresentamos os resultados do recozimento na dopagem com boro e calcula-se as energias de ativação em altas concentrações de dopantes. Apresentamos os resultados da dopagem com nitrogênio, correlacionando as energias de ativação com as suas propriedades de fotoluminescência. Estudamos também as propriedades estruturais e de fotoluminescência das junções de diamante e de silício poroso. Verificou-se que estas junções são realizáveis, inclusive na forma de junções sanduíches Abstract: Studies of diamond doping and of the diamond-porous silicon interface were made. The diamond films were grown by hot :fi1ament chemical vapor deposition (HFCVD). The carbon source was a mixture of ethyl alcohol and acetone, diluted in hydrogen. Boron was introduced as B2O3 diluted in acetone. Nitrogen was introduced in gaseous (molecular) form. We present results of annealing following doping with boron. Activation energies were measured for high doped films. We present results of nitrogen doping, correlating the materials activation energy with its photoluminescence properties. We also studied the structural and photoluminescence properties of the diamond-porous silicon interfaces. The production of such junctions, even in the form of sandwiches, was demonstrated. Doutorado Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Gilberto Matos Gualberto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Filmes fmos de pentóxido de tântalo (Ta20S) foram crescidos por processo de oxidação anódica, visando sua aplicação como material dielétrico. Os filmes de Ta20S foram obtidos a partir de filmes fmos de tântalo e nitreto de tântalo depositados por sputtering e sputtering reativo com nitrogênio, respectivamente. Utilizamos para o processo de oxidação um sistema contendo uma célula eletrolítica, fonte de corrente contínua, eletrólito diluído de ácido cítrico e catodo inerte de tântalo. Os principais parâmetros de controle nesse processo são a densidade de corrente e a tensão de anodização. A fim de avaliar as propriedades dielétricas dos filmes de Ta20S, foram construídos capacitores de filme fmo de TaJTa20s/AI e TaNxlTa20s/AI, utilizando técnicas de fotolitografia e corrosão úmida. Apresentamos para esses capacitores, resultados de capacitância, corrente de fuga e fator de dissipação Abstract: Tantalum pentoxide (Ta20S) thin films were grown by an anodic oxidation process, aiming at its application as a dielectric material. Ta20S films were obtained from tantalum and tantalum nitride deposited by sputtering and nitrogen reactive sputtering. The experimental system for oxidation process has an electrolytic cell, a direct current power supply, a dilute citric acid solution and an inert tantalum cathode. The main control parameters for the anodic oxidation process are the current density and anodization voltage. In order to evaluate the Ta20S dielectric characteristics, Ta/Ta20s/AI and TaNx/Ta20s/AI capacitors were built using photolithography and wet etching techniques. We discuss the capacitance, leakage current, and dissipation factor measurements for these capacitors Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica