En la actualidad hay más transmisiones de señales en el aire, causando una gran contaminación en el espacio radioeléctrico y exigiendo mejoras en los equipos usados para evitar la interferencia, lo cual resulta en una óptima transmisión y recepción de las señales. El uso de antenas reflectoras ha aumentado por tener características adecuadas para los propósitos indicados, esto es dado que ellas poseen la capacidad de concentrar la señal que transmiten en un área específica, logrando una disminución en la probabilidad de interferencia. Sin embargo, su gran tamaño representa una desventaja, por lo que se ha hecho necesaria la búsqueda de nuevas alternativas. En esesentido, el objetivo de esta tesis es diseñar una antena bocina, altamente directiva, la cual usa un lente compuesto por un elemento metamaterial para este propósito. El diseño del lente pasa por determinar las propiedades físicas y eléctricas de dicha estructura metamaterial, la cual debe presentar un índice de refracción gradiente variable según la posición y está compuesta de celdas cuyas dimensiones son definidas para una determinada frecuencia. Con este propósito, se utilizó el software de simulación electromagnética CST Studio Suite, específicamente el módulo CST Microwave Studio. Los resultados de las simulaciones son comparados con un diseño adicional de una antena con lente dieléctrico; es decir, un lente tradicional. Luego de realizar el análisis, se obtuvo como conclusión principal que el diseño no logra grandes mejoras respecto a la antena sin lente en la frecuencia de 5.8 GHz debido a las pérdidas por reflexión causadas por el desacoplamiento de impedancias en las interfaces aire-lente.

La presente tesis expone una investigaciÓn desarrollada con el objetivo de determinar li posibilidad de crear pantallas electromagnéticas con capacidades de selectividad espacial y de frecuencias en función det tiempo; es decir, éstas filtran los campos electromagnéticos incidentes dependiendo de su dirección de arribo y de la frecuencia a la que se propagan; éstas condiciones se pueden cambiar de acuerdo a las necesidades a lo largo del tiempo de manera casi instantánea. A partir de ahí, establece los parámetros generales para el diseño de dichas pantallas. En los dos primeros capítulos se describen las tecnologías necesarias para lograr los efectos de apantallamiento deseados; siendo las más importantes: la nueva tecnología de los metamateriales y la técnica de cloaking por capas. Se exponen lueso, les condiciones que llevaron al desarrollo de las mismas, se explica su evolución teórica e histórica y se justifica su plausibilldad fisica a partir de los modelos teóricos ideales llegándose después a modelos de implementación práctica. Los conceptos físicos se desarrollan lo más completamente posible, es decir, estos se desarrollan a partir soluciones locales hasta llegar a los principios físicos más generales y conocidos. Posteriormente, se realiza un estudio de la integración de dichas tecnologías y mecanismos, y de igual modo la integración con otros conceptos que permiten lograr capacidades arriba descritas. Los modelos generales son comprobados utilizando métodos de simulación numérica computarizada. Luego se desarrollan modelos de aplicación para ejemplificar la utilización de las capacidades del dispositivo propuesto. De igual manera, se muestra el desarrollo de un sistema integrado con diferentes capacidades de selectividad y se desarrolla las ventajas aplicativas del mismo. Esta investigación hace hincapié en la correcta fundamenteción de los conceptos a través de una amplia bibliografla, que dada la naturaleza de joven tecnología, está compuesta en su mayoría por publicaciones y tesis desarrollades en los últimos años.

El presente trabajo est a basado en diseñar, medir y probar el desempeño de una antena y un circuito recti cador (RECTENA) optimizados para recibir señales de baja densidad de potencia. La rectena es usada para recolectar y re-usar energí a proveniente de señales RF radiadas por sistemas de comunicaci ón y broadcasting en la banda ISM centrada en 2.45GHz., Este trabajo usa m etodos de simulacióon de Balance Harm ónico y Momento Electromagn ético de onda completa de Agilent ADS Advanced Design Software. En cuanto a las herramientas usadas: m aquina pulidora LPKF para la fabricaci ón de la antena, analizador vectorial de redes, analizador de espectro, generador de señal digital, mult ímetro y la c ámara anecoica para las medición de desempeño de la rectena. El trabajo fue motivado por dos tipos de aplicaciones: (1) Alimentación de sensores de baja potencia y (2) Reciclaje de energí a RF, siendo consciente del consumo de energ ía y su efecto en el medio ambiente. El principal objetivo de este trabajo es valorar la rectifi cación a baja potencia.

Dado que la humedad es fundamental en la conservación de alimentos, su gestión incorrecta puede afectar la salud del consumidor, mientras que una correcta administración puede llevar a ahorros considerables para las empresas alimenticias. Esta investigación propone un método no invasivo para calcular el porcentaje de humedad, empleando el método de espacio libre para obtener propiedades dieléctricas. Se plantea el uso de la relación entre estas constantes para calcular la humedad de la muestra, en condiciones propicias para lograr un correcto funcionamiento del sistema de microondas propuesto, además se muestran resultados al supuesto que se plantea actualmente utilizando un VNA en las frecuencias entre 5.7 a 5.9 GHz haciendo uso de una frecuencia de banda, la ISM de 5.8 GHz. Por último, se comparan los valores del porcentaje de humedad utilizando el método planteado en esta investigación basados en las propiedades dieléctricas con los valores calculados por el método tradicional, así se llega a demostrar la similitud de los resultados obtenidos y se especifica el grado de exactitud del método planteado.

[pt] Esta Tese consiste na pesquisa, dimensionamento e desenvolvimento de estruturas de microondas que utilizam grafeno e nanotubos de carbono como componente fundamental. São apresentadas aplicações em dispositivos de micro-ondas e no domínio óptico, tais como filtros, conversores de frequência, antenas de microondas, absorvedores de microondas etc. Também são apresentados os resultados dos testes realizados em todos os dispositivos desenvolvidos. Alguns dispositivos contém inovações ainda não reportadas na literatura. / [en] This Thesis consists inthe research, dimensioning and design of microwave structures that use graphene and carbon nanotubes as fundamental component. Applications are presented in microwave devices and in the optical domain, such as filters, frequency converters, microwave antennas, microwave absorber etc. Besides that, the results of the tests performed in all designed devices are presented. Some devices have innovations not yet reported in the literature.

O presente trabalho dedica-se à síntese de compostos hipervalentes de telúrio e sua aplicação como sondas fluorescentes, assim como sua atividade biológica como agentes neuroprotetores. Para tanto, utilizamos derivados do núcleo cumarínico, alquinos e reagentes hipervalentes de telúrio nos processos sintéticos, os quais foram estrategicamente modificados para interagir de forma seletiva à analitos de interesse. Devido aos diferentes estudos e aplicações, essa tese foi dividida em 4 capítulos. No primeiro capítulo iremos abordar a síntese dos compostos hipervalentes de telúrio através de metodologias convencionais e também por processos ambientalmente amigáveis, como processos sintéticos assistidos por microondas. No capítulo seguinte, trataremos da síntese de uma nova sonda fluorescente baseada em organoteluranas a qual é capaz de detectar cisteína dentre uma mistura complexa de aminoácidos. Além disso, por meio de estudo in sílico, em conjunto com os estudos experimentais, proporemos um novo mecanismo para a reação entre organoteluranas e tióis. Além do mais, iremos abordar a Selenoe Teluro-funcionalização de núcleos cumarínicos, que foram aplicados como sondas fluorescentes frente a espécies oxidantes endógenas. No terceiro capítulo iremos apresentar os resultados obtidos no estudo de estabilidade dos compostos de telúrio (IV) em sistemas aquosos, os quais foram monitorados por espectrometria de massas e por ressonância magnética nuclear. No último capítulo, iremos discutir sobre os estudos in vitro e in vivo envolvendo organoteluranas como agentes terapêuticos em casos de epilepsia induzida por pilocarpina. De maneira geral, o trabalho apresentado nesta tese consiste em um conjunto de estudos integrando as áreas sintética, analítica, biológica, fotofísica e computacional, que levaram à compreensão de mecanismos ainda obscuros, como as reações entre organoteluranas e tióis, bem como o entendimento da atividade desses compostos em sistemas neurológicos. / The present work is dedicated to the synthesis of hypervalent compounds of tellurium and their application as fluorescent probes, as well as their biological activity as neuroprotective agents. For this end, we used coumarin nucleus derivatives, alkynes and hypervalent tellurium reagents in the synthetic processes, which were strategically modified to selectively interact with analytes of interest. Due to different studies and applications, the thesis was divided into 4 chapters. In the first chapter we will present the synthesis of hypervalent tellurium compounds through conventional methodologies and also by environmentally friendly processes, such as microwave-assisted processes. The next chapter, will deal with the synthesis of a new fluorescence probe based on organotelluranes capable of detecting cysteine from a complex mixture of amino acids. Furthermore, by means of in silico studies and experimental results we propose a new mechanism for the reaction between organotelluranes and thiols. In addition, we will describe the seleno- and telluro-functionalization of coumarin nuclei, which were applied as fluorescent probes against endogenous oxidant species. In the third chapter, we will present the results obtained from the stability study of the Te (IV) compounds in aqueous systems monitored by mass spectrometry and nuclear magnetic resonance. In the last chapter, we will discuss the in vitro and in vivo studies involving organotelluranes as therapeutic agents in cases of pilocarpine-induced epilepsy. In general, the work presented in this thesis consists in a set of studies integrating the synthetic, analytical, biological, photophysical and computational areas that led to a better understanding of the still obscure mechanisms of organotellurane reactions, such as the ones involving thiols, as well as the study of the activity of these compounds in neurological systems.

Ao longo de décadas, vários países têm desenvolvido a tecnologia de fabricação de estruturas com reduzida detecção por radar para emprego operacional com a utilização de materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE). Os MARE possuem características químicas e físicas que favorecem a conversão da energia da onda eletromagnética incidente em energia térmica. O uso adequado de MARE multicamadas confere ao alvo uma redução de sua seção reta radar (RCS) em uma larga banda de freqüências. É necessário, porém, determinar como constituir um MARE multicamadas a partir de camadas simples e aplicar na estrutura do alvo de maneira que se obtenha a maior redução possível. Dentro desse contexto, esta dissertação de mestrado tem como objetivo estudar a aplicação de absorvedores de microondas multicamadas à base de borracha com negro de fumo, caracterizando-os via medidas de permissividade, condutividade, refletividade, transparência e RCS de alvos simples em campo aberto. A permissividade complexa desses absorvedores foi avaliada utilizando-se a técnica de cavidade coaxial, a condutividade via método de quatro pontas e a refletividade e a transparência em guia de ondas. A otimização do melhor arranjo de camadas do absorvedor utilizado foi baseada em um algoritmo desenvolvido nesta tese com base na teoria de pequenas reflexões. A partir desta proposição de arranjo de camadas, validada por medidas de refletividade, o melhor arranjo foi produzido industrialmente e aplicado sobre uma plataforma de combate do Exército Brasileiro. A aplicação foi orientada pelo levantamento dos pontos brilhantes dessa plataforma via trabalho experimental. A RCS desse alvo foi medida antes e depois de se utilizar o MARE para verificar a eficácia do modelo de aplicação, obtendo-se valores de redução de RCS entre 100 e 142%.

Este trabalho apresenta uma análise de natureza teórica de um dispositivo RF-Photonic denominado de Oscilador de Microondas Optoeletrônico. Este dispositivo, realizado utilizando-se conceitos de óptica integrada, converte a energia contínua de uma fonte laser em sinais na faixa espectral de Microondas ou de Rádio Freqüência (RF). Os sinais gerados por este oscilador são considerados mais estáveis e espectralmente puros do que aqueles gerados pelos tradicionais osciladores eletrônicos que utilizam o cristal de quartzo como seu meio ressonante. Este oscilador, referido pelo acrônimo de OEO, consiste de uma fonte laser e um circuito de realimentação constituído por um modulador eletroóptico de amplitude, uma linha de atraso a fibra óptica, um fotodetector, um amplificador e um filtro. Neste trabalho, abordam-se dispositivos optoeletrônicos nos quais as características de sinais ópticos são controladas por sinais de microondas, por meio do efeito eletroóptico. Desenvolve-se uma análise detalhada do interferômetro de tipo Mach-Zehnder, o qual é utilizado para implementar o modulador eletroóptico existente no OEO. Faz-se um desenvolvimento completo e detalhado de um enlace óptico analógico com a finalidade de constituir uma sólida base teórica. Emprega-se uma teoria quase linear para analisar o limiar de oscilação e determinar os valores de amplitude e freqüência de oscilação do OEO. Apresenta-se uma configuração em malha dupla, a qual resolve a dificuldade na implementação de filtros de RF altamente seletivos, requeridos pelo OEO.

O principal objetivo deste estudo é contribuir para uma maior compreensão da interação de aditivos magnéticos com a onda eletromagnética, na faixa de micro-ondas (2-18 GHz), de materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE). Nesse sentido, este trabalho mostra o comportamento eletromagnético de diferentes tipos de MARE à base de ferrita de MnZn, ferro carbonila e suas misturas em uma matriz de silicone. Ênfase foi dada na determinação dos parâmetros permissividade e permeabilidade complexas, na faixa de 2 a 18 GHz e refletividade entre 8,2 - 12,4 GHz. Para a determinação dos parâmetros complexos foi estabelecida uma metodologia de medidas via técnica de guia de ondas coaxial. A partir dos resultados obtidos observa-se, por exemplo, que no caso da permissividade, a ferro carbonila interage prioritariamente com o campo elétrico da onda incidente, por meio do componente de armazenamento, já que o componente de perdas do campo elétrico é desprezível. Já, a ferrita de MnZn estudada mostra variação dos componentes de armazenamento e de perdas com o aumento da concentração de aditivo no MARE e da frequência de medida. Quanto à permeabilidade, verifica-se que a amostra de MARE à base de ferro carbonila apresenta os maiores valores (1,0 a 2,2), ou seja, este aditivo interage mais intensamente com o campo magnético da onda do que a ferrita MnZn (0,7 a 1,8). Medidas de refletividade de amostras de MARE, experimentais ou simuladas, obtidas pelo uso dos aditivos puros como das suas misturas apresentam bons resultados (70 - 99% de atenuação da radiação incidente). Verifica-se, ainda, que esses materiais comportam-se como absorvedores de micro-ondas do tipo ressonante. Os resultados também confirmam que a atenuação da radiação incidente é dependente da proporção dos aditivos magnéticos, da espessura da amostra e da frequência. Estudos comparativos de medidas de refletividade experimentais e simuladas mostram boa concordância, indicando que a simulação é uma ferramenta de apoio à otimização do processamento de MARE, contribuindo para a redução de custos e de tempo de processamento.

A utilização de borracha na indústria aeroespacial é referida principalmente como proteção térmica para mísseis e motores foguete, porém, o desafio tecnológico que ainda persiste, é obter níveis de adesão satisfatórios aos materiais poliméricos usados como adesivos ou combustíveis sólidos. Atualmente a borracha mais usada para este fim, no programa espacial brasileiro, é a borracha nitrílica (NBR). Neste trabalho, optou-se por se trabalhar com a borracha de etileno-propileno-dieno-monomero (EPDM), por apresentar inúmeras vantagens sobre a NBR. O EPDM sendo mais leve, não produzindo NOx durante a queima do combustível sólido e possuindo custo menor, em relação ao NBR, torna-se atrativo nestas aplicações, porém, sua capacidade adesiva ao propelente sólido é inferior ao obtido pela borracha NBR. Entre as maneiras existentes para se resolver este problema, destaca-se a tecnologia de plasmas por possibilitar a modificação da superfície dos polímeros sem alterar suas propriedades de volume. Neste trabalho foram utilizados plasmas de micro-ondas (2,45GHz) para o tratamento superficial da borracha EPDM, modificando os parâmetros do sistema - pressão interna, fluxo e proporção dos gases H2, N2 e Ar e tempo de tratamento. Os processos a plasma de N2 foram realizados com fluxo de 5 sccm e pressão de 150 mTorr (20 Pa), variando-se o tempo de tratamento de 10 a 300 segundos, com o intuito de verificar o tempo ótimo no qual as propriedades de superfície eram maximizadas. Para os processos a plasma das misturas N2/Ar, variaram-se os fluxos totais de gases, de 25 a 100 sccm, e as proporções dos gases nas misturas, em 2:1, 1:1 e 1:2, a uma pressão de 250 mTorr e tempo de 120 segundos. Por fim, os processos a plasma de misturas de H2/N2/Ar, dotou-se das condições otimizadas nos processos com N2 e N2/Ar variando-se a concentração de hidrogênio de 33 a 90 % na mistura com o N2/Ar (1:1) a 50 sccm de fluxo total. Os parâmetros da descarga foram otimizados quanto às características de molhabilidade da superfície da borracha EPDM com o auxílio da técnica de goniometria. A microscopia de força atômica (AFM) e a espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) foram utilizadas para dar embasamento aos resultados nos tratamentos a plasma.