O processo de microestampagem permite a fabricação de peças ou microcomponentes, podendo ser aplicado a diversas áreas da engenharia. Logo, este trabalho tem por objetivo desenvolver um micromotor de passo e avaliar os efeitos da miniaturização de seus componentes. A simulação computacional foi utilizada neste trabalho de forma a avaliar os defeitos surgidos com a miniaturização, através do software de elementos finitos DYNAFORM com “solver” LS-DYNA. O material empregado na carcaça foi o aço de baixo carbono ABNT 1010 e o aço inoxidável ABNT 304, e para o núcleo magnético do micromotor, composto pelo rotor e estator, utilizou-se o aço elétrico ABNT 35F 420M. A simulação computacional, além de identificar os problemas oriundos da miniaturização dos componentes, também foi utilizada para otimizar as ferramentas de microestampagem, demonstrando desta forma ser uma grande aliada para o desenvolvimento do processo. O processo de corte convencional em matriz não foi aplicado no corte do rotor e do estator, pois produziu defeitos como empenamento e rebarbas. Ao invés disso, empregou-se o processo de corte por eletroerosão a fio, que produziu peças planas e superfícies lisas. / The process of micro deep drawing is a micro-technology which allows the fabrication of microcomponents and can be applied to various fields of engineering. This study aims to develop the components of a micromotor step using this technology and to evaluate the effects of the microfabrication of the motor frame, rotor and stator. A computer simulation was carried out in order to evaluate miniaturization of the components trough the finite element software DYNAFORM with “Solver” LS-DYNA. The material used in the motor housing was low carbon steel ABNT 1010 and stainless steel ABNT 304. However, in magnetic core, comprising the rotor and stator, the electric steel ABNT 35F 420M was employed. Micro deep drawing tools were developed based on the results obtained through simulation is a great ally to create microcomponents. The cutting process in the matrix was not employed to cut de rotor and the stator, because it produced defects such as warping and butts along the surface. Instead, wire cutting spark erosion was used and resulted in hat part and surfaces.

A presen&ccedil;a de antibi&oacute;ticos em &aacute;guas superficiais e subterr&acirc;neas &eacute; motivo de preocupa&ccedil;&atilde;o, devido ao surgimento de bact&eacute;rias resistentes. Contudo, a maioria dos trabalhos publicados na literatura cient&iacute;fica mant&eacute;m o foco nos antibi&oacute;ticos inalterados, sendo que as mol&eacute;culas degradadas tamb&eacute;m est&atilde;o no ambiente. Esses produtos de degrada&ccedil;&atilde;o podem ser t&atilde;o ou mais prejudiciais do que as mol&eacute;culas que lhes deram origem. Esse trabalho teve por objetivo desenvolver m&eacute;todos de extra&ccedil;&atilde;o utilizando a microextra&ccedil;&atilde;o por sorvente empacotado (MEPS) para pr&eacute;-concentrar e recuperar produtos de fotodegrada&ccedil;&atilde;o de representantes das sulfonamidas (sulfametazina) e fluoroquinlonas (ciprofloxacino), duas das mais importantes classes de antibi&oacute;ticos. MEPS &eacute; considerada uma t&eacute;cnica promissora utilizando pequenos volumes de amostra e de solventes, al&eacute;m de empregar pequenas quantidades de fase extratora, que ainda pode ser reutilizada. Foram comparadas as fases Oasis&reg; HLB e nanotubos de carbono, sendo que a primeira apresentou melhores resultados. Seis produtos de degrada&ccedil;&atilde;o da sulfametazina (SMZ) e oito produtos do ciprofloxacino (CIP), al&eacute;m das mol&eacute;culas inalteradas, foram pr&eacute;-concentrados e analisados por cromatografia l&iacute;quida acoplada &agrave; espectrometria de massas de alta resolu&ccedil;&atilde;o (LC-ESI-ToF). Inicialmente, as concentra&ccedil;&otilde;es de f&aacute;rmaco inalterado utilizadas na fotodegrada&ccedil;&atilde;o foram de 25 mg L-1 (SMZ) e 10mg L-1 (CIP), para que os produtos fossem identificados. As taxas de recupera&ccedil;&atilde;o por MEPS ficaram acima de 50%, o que &eacute; um resultado promissor, considerando-se as diferen&ccedil;as estruturais dos produtos de degrada&ccedil;&atilde;o. Em concentra&ccedil;&otilde;es 100 vezes menores, MEPS conseguiu pr&eacute;-concentrar todos os produtos da SMZ e do CIP, facilitando sua detec&ccedil;&atilde;o. Ap&oacute;s desenvolver a pr&eacute;-concentra&ccedil;&atilde;o por MEPS em &aacute;gua purificada, foram realizados estudos de efeito de matriz em esgoto sint&eacute;tico. Enquanto somente um produto de degrada&ccedil;&atilde;o da SMZ sofreu supress&atilde;o de ioniza&ccedil;&atilde;o, todos os outros (inclusive os de CIP) experimentaram um aumento de sinal devido &agrave; presen&ccedil;a dos interferentes de matriz. O m&eacute;todo desenvolvido para MEPS tamb&eacute;m foi testado para pr&eacute;-concentrar produtos de degrada&ccedil;&atilde;o anaer&oacute;bica da SMZ em reator biol&oacute;gico, obtendo-se &ecirc;xito. Dessa forma, MEPS desponta como uma t&eacute;cnica promissora para pr&eacute;-concentrar produtos de degrada&ccedil;&atilde;o e para que pesquisadores possam acompanhar a degrada&ccedil;&atilde;o de reatores biol&oacute;gicos, visto que requer pequenas quantidades de amostra, n&atilde;o alterando significativamente o volume do meio reacional. / Antibiotics are present both surface water and groundwater and this is motive of concern, due to their ability to cause bacterial resistance. Nevertheless, most of publications in scientific area focuses in unchanged compounds, even knowing the presence of degraded molecules in the environment. These degradation products might be so or more dangerous than unchanged compounds. In this work, extraction methods for degradation products were developed using microextraction by packed sorbent (MEPS). MEPS is an eco-friendly technique due to little consumption of sample, solvents and sorbent. The degradation products of sulfamethazine (SMZ) and ciprofloxacin (CIP) were generated by photodegradation at 25 mg L-1 and <br clear=\"all\" /> 10 mg L-1 of unchanged drug, respectively. The number of degradation products was six for SMZ and eight for CIP. Oasis&reg; HLB and carbon nanotubes were tested as sorbents and the first got better results in preconcentration. The chromatographic analysis was performed by liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry (LC-ESI-ToF). Recovery rates obtained by MEPS were greater than 50%, which is a significant result, considering structural differences among degradation products. After setting extraction conditions, MEPS was able to recover degradation products at concentrations 100 times lower and more akin to those find in the environment. Using synthetic sewage as medium, matrix effect studies were performed. The prevalent effect was an increase of ionization in degradation products (both SMZ and CIP), just one SMZ product experienced suppression of ionization. At last, SMZ was degraded in an anaerobic reactor and the degradation products were preconcentrated by MEPS. Although the biological degradation products were not the same of photodegradation (except by one), MEPS was capable to preconcentrate them. Thereby, MEPS starts to dawn as a promising technique to preconcentrate degradation products, specially for researchers using biological reactors, since MEPS requires low volumes of sample and almost do not change the final bulk of reactor.

O presente estudo visa o desenvolvimento de pesquisas em uma área altamente promissora da cromatografia líquida moderna, denominada genericamente de cromatografia líquida capilar (cLC). Sua principal característica é o uso de instrumentação miniaturizada, cujos benefícios em relação à HPLC são fartamente documentados. O Grupo de Cromatografia do IQSC-USP vem desenvolvendo, há vários anos, instrumentação e colunas para esta área, havendo construído um sistema, para micro e nano LC, completo. O objetivo deste trabalho foi ampliar o emprego do mesmo, através do uso de programação de temperatura em cromatografia líquida capilar, fazendo uso de colunas empacotadas e tubulares abertas (OT), desenvolvidas no laboratório. Uma metodologia relativamente simples foi desenvolvida para preparar as colunas capilares com fases estacionárias C18 com boa repetitividade. Para tal, a influência de várias características da coluna, tais como, tamanho da partícula, comprimento, diâmetro interno, tipos de hardwares empregados como corpo da coluna e sistema de bombeamento, foram avaliadas, sendo estabelecida uma relação entre as mesmas e o desempenho da coluna. As microcolunas empacotadas obtidas apresentaram excelente desempenho. Colunas tubulares abertas, OT do tipo WCOT e PLOT (com diferentes tipos de fases, comprimentos e diâmetros internos) foram produzidas e avaliadas, utilizando uma mistura de alquilbenzenos. Os resultados sugerem um desempenho ainda insatisfatório das colunas OTLC, embora os compostos avaliados tenham sido separados indicando, de forma promissora, que uma otimização nas características das colunas poderá contribuir para se alcançar maiores eficiências. Foi aplicada programação de temperatura na separação de diferentes classes de compostos resultando na redução de, pelo menos, metade do tempo de análise com aumento da eficiência de, no mínimo 2 vezes, quando comparado à separação realizada em condição isotérmica. Isto ilustra a importância da utilização da programação de temperatura em cromatografia líquida capilar. Por último, foi avaliado o desempenho de uma coluna capilar empacotada em um sistema cLC comercial e no cLC desenvolvido no laboratório, onde se observou que o desempenho da coluna foi melhor quando utilizada no cromatógrafo líquido capilar desenvolvido pelo grupo (\"homemade\"). / The present study aims to develop research in a highly promising field of general report generation, generally referred to as capillary liquid chromatography (cLC). Its main feature is the use of miniaturized instrumentation, whose benefits in relation to HPLC are well documented. O Grupo de Cromatografia do IQSC-USP vem desenvolvendo, há vários anos, instrumentação e colunas para esta área, havendo construído um sistema, para micro e nano LC, completo. The objective of this work was to extend the use of the same, by using temperature programming in capillary liquid chromatography, making use of packed and open tubular columns (OT), developed in the laboratory. A relatively simple methodology was developed to prepare capillary columns with C18 stationary phases with good repeatability. To do this, the influence of various column characteristics, such as particle size, length, internal diameter, types of hardware used as column body and pumping system, were evaluated, establishing a relationship between them and the performance of the column. The packaged microcolumns obtained showed excellent performance. Open tubular columns, OT WCOT and PLOT (with different types of phases, lengths and internal diameters) were produced and evaluated using a mixture of alkylbenzenes. The results suggest a still unsatisfactory performance of the OTLC columns, although the compounds evaluated were promising, indicating that an optimization of the characteristics of the columns could contribute to higher efficiencies. Temperature programming was applied in the separation of different classes of compounds resulting in the reduction of at least half of the analysis time with increase of the efficiency of at least 2 times when compared to the separation realized in isothermal condition. This illustrates the importance of using temperature programming in capillary liquid chromatography. Finally, the performance of a capillary column packed in a commercial cLC system and in the cLC developed in the laboratory was evaluated, where it was observed that the performance of the column was better when used in the liquid capillary chromatograph developed by the group (\"homemade\").

Tese de Doutoramento. Engenharia Electrónica e de Computadores - Telecomunicações. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

O processo de microestampagem permite a fabricação de peças ou microcomponentes, podendo ser aplicado a diversas áreas da engenharia. Logo, este trabalho tem por objetivo desenvolver um micromotor de passo e avaliar os efeitos da miniaturização de seus componentes. A simulação computacional foi utilizada neste trabalho de forma a avaliar os defeitos surgidos com a miniaturização, através do software de elementos finitos DYNAFORM com “solver” LS-DYNA. O material empregado na carcaça foi o aço de baixo carbono ABNT 1010 e o aço inoxidável ABNT 304, e para o núcleo magnético do micromotor, composto pelo rotor e estator, utilizou-se o aço elétrico ABNT 35F 420M. A simulação computacional, além de identificar os problemas oriundos da miniaturização dos componentes, também foi utilizada para otimizar as ferramentas de microestampagem, demonstrando desta forma ser uma grande aliada para o desenvolvimento do processo. O processo de corte convencional em matriz não foi aplicado no corte do rotor e do estator, pois produziu defeitos como empenamento e rebarbas. Ao invés disso, empregou-se o processo de corte por eletroerosão a fio, que produziu peças planas e superfícies lisas. / The process of micro deep drawing is a micro-technology which allows the fabrication of microcomponents and can be applied to various fields of engineering. This study aims to develop the components of a micromotor step using this technology and to evaluate the effects of the microfabrication of the motor frame, rotor and stator. A computer simulation was carried out in order to evaluate miniaturization of the components trough the finite element software DYNAFORM with “Solver” LS-DYNA. The material used in the motor housing was low carbon steel ABNT 1010 and stainless steel ABNT 304. However, in magnetic core, comprising the rotor and stator, the electric steel ABNT 35F 420M was employed. Micro deep drawing tools were developed based on the results obtained through simulation is a great ally to create microcomponents. The cutting process in the matrix was not employed to cut de rotor and the stator, because it produced defects such as warping and butts along the surface. Instead, wire cutting spark erosion was used and resulted in hat part and surfaces.

O processo de microestampagem permite a fabricação de peças ou microcomponentes, podendo ser aplicado a diversas áreas da engenharia. Logo, este trabalho tem por objetivo desenvolver um micromotor de passo e avaliar os efeitos da miniaturização de seus componentes. A simulação computacional foi utilizada neste trabalho de forma a avaliar os defeitos surgidos com a miniaturização, através do software de elementos finitos DYNAFORM com “solver” LS-DYNA. O material empregado na carcaça foi o aço de baixo carbono ABNT 1010 e o aço inoxidável ABNT 304, e para o núcleo magnético do micromotor, composto pelo rotor e estator, utilizou-se o aço elétrico ABNT 35F 420M. A simulação computacional, além de identificar os problemas oriundos da miniaturização dos componentes, também foi utilizada para otimizar as ferramentas de microestampagem, demonstrando desta forma ser uma grande aliada para o desenvolvimento do processo. O processo de corte convencional em matriz não foi aplicado no corte do rotor e do estator, pois produziu defeitos como empenamento e rebarbas. Ao invés disso, empregou-se o processo de corte por eletroerosão a fio, que produziu peças planas e superfícies lisas. / The process of micro deep drawing is a micro-technology which allows the fabrication of microcomponents and can be applied to various fields of engineering. This study aims to develop the components of a micromotor step using this technology and to evaluate the effects of the microfabrication of the motor frame, rotor and stator. A computer simulation was carried out in order to evaluate miniaturization of the components trough the finite element software DYNAFORM with “Solver” LS-DYNA. The material used in the motor housing was low carbon steel ABNT 1010 and stainless steel ABNT 304. However, in magnetic core, comprising the rotor and stator, the electric steel ABNT 35F 420M was employed. Micro deep drawing tools were developed based on the results obtained through simulation is a great ally to create microcomponents. The cutting process in the matrix was not employed to cut de rotor and the stator, because it produced defects such as warping and butts along the surface. Instead, wire cutting spark erosion was used and resulted in hat part and surfaces.

Este trabalho de doutorado apresenta o desenvolvimento de novas tecnologias para fabricação de microsistemas analíticos e detecção eletroquímica. Primeiramente, a poliuretana elastomérica, derivada de uma fonte renovável, o óleo de mamona, foi utilizada como um novo e alternativo material para fabricação de microdispositivos. Foram avaliadas as características físicas dos microcanais formados por moldagem, a compatibilidade química com solventes e eletrólitos, as características de superfície através dos ângulos de contato, o EOF em diferentes pHs e a performance analítica em experimentos de eletroforese com detecção eletroquímica. A segunda parte do trabalho apresenta o desenvolvimento de um método para a determinação simultânea de azo-corantes comumente usados na indústria alimentícia. Amaranto, amarelo crepúsculo FCF, amarelo sólido AB, ponceu 4R e vermelho 2G, foram separados e quantificados através de eletroforese em microdispositivos com detecção eletroquímica. Foram estudados e otimizados vários parâmetros que influenciaram a separação eletroforética e detecção eletroquímica, em experimentos realizados usando microdispositivos de vidro e eletrodo de trabalho de carbono vítreo. Finalmente, a terceira parte desse trabalho apresenta o uso das propriedades magnéticas e eletrocatalíticas de nanofios de níquel no desenvolvimento de um detector adaptativo magneticamente modulável para eletroforese em microdispositivos. / The development of microfluidic analytical systems has witnessed an explosive growth during the last 15 years. Particular attention has been given to microchip electrophoresis because of their fast and efficient separation capabilities. Electrochemistry detection offers considerable promise for such microfluidic systems, with features that include remarkable sensitivity, inherent miniaturization and portability, low cost, and high compatibility with microfabrication technologies. This thesis shows the development of new fabrication technologies for miniaturized analytical systems with electrochemical detection and it is presented in four chapters, Chapter I shows an introductory view of the main aspects related to miniaturization of analytical systems and amperometric detection configurations commonly coupled to microchip electrophoresis. In Chapter II, the use of elastomeric polyurethane (PU), derived from castor oil (CO) biosource, as a new material for fabrication of microfluidic devices by rapid prototyping is presented. Including the irreversible sealing step, PU microchips were fabricated in less than 1 h by casting PU resin directly on the positive high-relief molds fabricated by standard photolithography and nickel electrodeposition. Physical characterization of microchannels was performed by scanning electron microscopy (SEM) and profilometry. Polymer surface was characterized using contact angle measurements and the results showed that the hydrophilicity of the PU surface increases after oxygen plasma treatment. The polymer surface demonstrated the capability of generating an electroosmotic flow (EOF) of 2.6 × 10-4 cm2 V-1 s-1 at pH 7 in the cathode direction, which was characterized by current monitoring method at different pH values. The compatibility of PU with a wide range of solvents and electrolytes was tested by determining its degree of swelling over a 24 h period of contact. The performance of microfluidic systems fabricated using this new material was evaluated by fabricating miniaturized capillary electrophoresis systems. We used catecholamines as model analytes that were separated in aqueous solutions and detected with end-channel amperometric detection. In Chapter III, a method based on microchip electrophoresis with electrochemical detection has been developed for the simultaneous determination of Yellow AB, Red 2G, Sunset Yellow, Ponceu 4R, and Amaranth which are azo-dyes frequently added to foodstuffs. Factors affecting both separation and detection processes were examined and optimized, with best performance achieved by using a 10 mM phosphate buffer (pH 11) as running buffer and applying a voltage of 2500 V both in the separation and in the electrokinetic injection (duration 4 s). Under these optimal conditions, the target dye analytes could be separated and detected within 300 s by applying a detection potential of -1,0 V (vs. Ag/AgCl) to the glassy carbon (GC) working electrode. The recorded peaks were characterized by a good repeatability (RSD = 1,8 - 3,2%), high sensitivity, and a wide linear range. Detection limits of 3.8, 3.4, 3.6, 9.1, 15.1 ?M were obtained for Yellow AB, Red 2G, Sunset Yellow, Ponceu 4R, and Amaranth, respectively. Fast, sensitive, and selective response makes the new microchip protocol very attractive for the quantitative analysis of commercial soft drinks and candies Finally, in Chapter IV, we demonstrate for the first time the use of adaptive functional nickel nanowires for switching on demand operation of microfluidic devices. Controlled reversible magnetic positioning and orientation of these nanowires at the microchannel outlet offers modulation of the detection and separation processes, respectively. The former facilitates switching between active and passive detection states to allow the microchip to be periodically activated to perform a measurement and reset it to the passive (\"off\") state between measurements. Fine magnetic tuning of the separation process (post channel broadening of the analyte zone) is achieved by reversibly modulating the nanowire orientation (i.e., detector alignment) at the channel outlet. The concept can be extended to other microchip functions and stimuli-responsive materials and holds great promise for regulating the operation of microfluidic devices in reaction to specific needs or unforeseen scenarios.

A área de microfabricação de dispositivos de interesse em química analítica tem se expandido muito ao longo dos últimos anos. Uma série de produtos e processos tem sido proposta, tendo como base as tecnologias da área de microeletrônica. Muito destes processos são bastante sofisticados, estando além das necessidades para produção de alguns dispositivos relativamente simples e que são bastante úteis para a química analítica. Este é o caso, por exemplo, dos microcanais para implementação de sistemas eletroforéticos ou micro sistemas em fluxo. Neste contexto, surge a proposta deste trabalho, qual seja desenvolver processos e produtos de interesse nesta área. Esse objetivo foi alcançado pelo desenvolvimento de dois processos: um para produção de microcanais em resina de poliéster através de moldagem e outro de corrosão de vidro utilizando toner de impressora laser como resiste. O primeiro partiu de fotolito para produção de molde em silício através de processo de corrosão por plasma de SF6. Peças de resina de poliéster isoftálica são produzidas por polimerização sobre este molde. Para garantir a desmoldagem não traumática e boa reprodução de detalhes, foi incorporado óleo de silicone durante a preparação da resina. Com este procedimento, foi possível obter canais com 14,0 &#181;m de profundidade e irregularidades superficiais de 1,4 &#181;m para um molde com 15,3 &#181;m de elevação e 0,5 &#181;m de irregularidades superficiais. Com o uso de uma manta flexível de silicone como contraparte, foi possível gerar microcanais cuja altura foi avaliada como sendo da ordem de 5 a 7 &#181;m. Esta avaliação foi conseguida através de medida de condutância após o preenchimento do microcanal com solução de KCl. No segundo processo, toner de impressora laser foi utilizado como resiste para corrosão de vidrO. O layout era diretamente impresso sobre papel aditivado com maltodextrina ou papel utilizado como suporte para etiquetas autocolantes através de uma impressora HP LaserJet 6L com resolução de 600 dpi. Após a transferência térmica da imagem para lâminas de vidro alcalino de 1,0 mm de espessura, a corrosão em ácido fluorídrico permitiu obter canais com 7,1 &#181;m de profundidade e irregularidades de 1,0 &#181;m. Embora este segundo processo apresente desvantagens com relação à resolução tanto no plano da lâmina como na profundidade do canal, quando comparado ao primeiro, deve-se ressaltar a extrema simplicidade, rapidez e baixo custo do processo que deve ser interessante para a produção de protótipos. Já para o primeiro processo, destaca-se a adequação à produção em pequena escala de dispositivos microcanais de baixo custo. / Several processes and products have been proposed to build and use microstructures for chemical purposes. Most of these processes were adapted from microelectronic technologies, which resulted in products with excellent resolution and quality. However, there are some devices that could be generated by simpler and rougher processes. In this work, two processes were developed in order to allow producing simple devices based on microchannels. The first process is a method to produce polyester based devices. A conventional microelectronic process was used to produce a silicon matrix. This matrix was used to produce blocks of isophthalic resin by in situ polymerization. The best results were obtained by adding 1 % (w/w) silicone oil during the polyester resin preparation. This additive improves the mold relief and the smoothness of the device surface. Channels 14.0-&#181;m depth and roughness of 1.4 &#181;m were obtained with a mold with structure height of 15.3 &#181;m and roughness of 0.5 &#181;m. A flexible sheet of silicone allows forming enclosed microchannels with depth of 5-7 &#181;m. This dimension was evaluated by conductance measurement after filling the channel with KCl solution. A process for glass corrosion, using laser printer toner as resist, was proposed. In this method, the layout is printed over a special sheet of paper using a HP LaserJet 6L laser printer. The paper is used to transfer the toner to a soda-lime glass lamina by a thermic process. Hydrofluoric acid solution was used to promote the selective glass corrosion. Channels 7.1-&#181;m depth and roughness of 1.0 &#181;m were obtained. Although this second method does not give the saroe resolution and aspect ratio as the first one, it is suitable to easy and fast prototyping. Gn the other hand, the first method is suitable for low-cost production of devices in small scale.

Neste trabalho são apresentados processos de microfabricação de estruturas contendo microcanais e sistemas de manipulação hidrodinâmica e eletroosmótica de fluídos. Foram desenvolvidos processos de microfabricação utilizando toner sobre poliéster, toner sobre vidro, toner como resiste, além de métodos alternativos de perfuração de lâminas e selagem de microestruturas em vidro, desenvolvimento de microestruturas para eletroforese capilar e espectrometria de massas com ionização por eletronebulização. A caracterização dos materiais e processos permitiu uma ampla visão das potencialidades e alternativas dos processos de microfabricação, tendo sido demonstrado que os dispositivos produzidos em toner-poliéster são quimicamente resistentes às substâncias tipicamente utilizadas em eletroforese capilar. Neste trabalho, um detector condutométrico sem contato foi implementado em microestruturas de toner-poliéster e a separação eletroforética de alguns metais alcalinos é demonstrada. A microestrutura foi projetada no formato padrão em cruz, tendo o canal de separação 22 mm de comprimento, 12 &#181;m de profundidade e largura típica. A cela condutométrica foi construída sobre o canal de separação utilizando-se fita adesiva de cobre (1 mm de largura) como eletrodos. O sinal aplicado na cela foi de 530 kHz e 10 Vpp . A separação de K+, Na+ e Li+ na concentração de 100 &#181;mol L-1 foi efetuada em torno de 0,8 min, utilizando-se 1 kV como potencial de separação. Foram desenvolvidos microchips para análise por espectrometria de massas com introdução de amostra por eletronebulização, sendo determinado cluster do íon cloreto em concentração de 1 mmol L+. Também solução com 1 mmol/L de glucosamina em água/metanol 1: 1 (v/v), sob corrente de 100 nA gerou sinal estável e livre de descarga corona. Utilizando detecção amperométrica, obteve-se eletroferogramas mostrando a separação de iodeto (10 mmol L-1) e ascorbato (40 mmol L-1) em potencial de separação de 4,0 kV (800 V cm-1 potencial de detecção de 0,9 V (vs. Ag/AgCI), injeção com 1,0 kV/1°s, tampão borato de sódio 10 mmol L+ com CTAH 0,2 mmol L-1, pH 9,2. Obteve-se eficiência de 1,6.104 pratos/m e foi possível obter limites de detecção de 500 nmol L-1 (135 amol) e 1,8 &#181;mol L-1 (486 amol) para iodeto e ascorbato, respectivamente. O processo de fabricação utilizando toner como material estrutural para microchips em vidro foi bem estabelecido, assim como os modos de detecção fotométrico e condutométrico foram demonstrados. Foram obtidos eletroferogramas par detecção condutométrica sem contato de solução 200 &#181;mol L-1 de K+, Na+ e U+, em tampão histidina/ácido lático 30 mmol L-1 9:1 (v/v) água:metanol, injeção eletrocinética de 2,0 kV/5,0 s, potencial de separação de 1 kV, 530 kHz de frequência e tensão de 2,0 Vpp. Também foi implementado um sistema de detecção fotométrico para microchip operando em 660 nm, tendo sido utilizado para a detecção de azul de metileno 1,0 mmol L-1 em tampão de corrida de barato de sódio 20 mmol L-1 (pH 9,2), com o detector posicionado a 40 mm do ponto de injeção e com injeção eletrocinética a 2,0 kV por 12 s com picos bem resolvidos em menos de 1 min. / Microfabrication processes and devices for hydrodynamic and electroosmotic manipulation were developed based on toner-polyester, toner-glass and toner-as-resist techniques. Additionally, techniques to perforate glass slides and sealing of glass devices were introduced. Microdevices for capillary electrophoresis and electrospray for mass spectrometry were developed using these techniques. The characterization of the materiais and the processes demonstrated that the devices obtained by the toner-polyester process are compatible with the media used for capillary electrophoresis. The detection of alkaline ions with capillary electrophoresis with contactless conductivity detection was demonstrated. The typical cross shape microstructure was designed with a 22-mm long and 12-&#181;m deep separation channel. The conductivity cell was implemented with 1-mm wide adhesive copper stripes. The applied signal was 530kHz and 10Vpp . The separation of 100&#181;mo1L-1 K+, Na+, and Li+ was accomplished in 0.8 min under a voltage of 1 kV. Another toner-polyester microchip was developed to demonstrate its usefulness for electrospray/mass spectrometry. Solutions of 1 mmol L-1 potassium chloride and 1 mmol L-1 glucosamine in water/methanol 1:1 (v/v) were introduced with stable current of 100 nA without corona discharge. Capillary electrophoresis with amperometric detection was also demonstrated. The separation of iodide (10 mmol L-1) and ascorbate (40 mmol L-1) was carried out at 4.0 kV (800 V cm-1) with detection potential of 0.9 V (vs. Ag/AgCl), electrokinetic injection at 1.0 kV/10 s, running buffer of sodium borate 10 mmol L-1 with CTAH 0.2 mmol L-1 , pH 9.2. The efficiency was 1.6.104 plates/m and the limits of detection were 500 nmol L-1 (135 9mol) and 1.8 &#181;mol L-1 (486 amol) for iodide and ascorbate, respectively. The toner-glass process was proposed and conductivity and photometric detections were demonstrated for the devices generated by this new technique. The separation of 200 pmol L-1 K+, Na+, and Li+ was achieved in buffer histidine/lactic acid 30 mmol L-1 water/methanol 9: 1 (v/v), electrokinetic injection at 2.0 kV/5.0 s, separation potential of 1 kV, and contactless conductivity detection at 530 kHz and 2.0 Vpp. The photometric detection of methylene blue at 660 nm was carried out in sodium borate 20 mmol L-1 (pH 9.2).

Antenas fractais são estruturas irradiadoras geradas recursivamente a partir da aplicação reiterada de um fator de conjunto gerador, possuindo a característica marcante de ser auto semelhante. São baseadas na teoria dos fractais desenvolvida por Mandelbrot e cuja aplicação se encontra presente em quase todos os ramos da ciência. Tais antenas possuem hoje inúmeras aplicações, de celulares a antenas de satélites, e têm se mostrado uma alternativa atraente para aplicações que requeiram característica de multibanda associada a alto ganho e miniaturização. O presente trabalho procura apresentar de forma sistemática a teoria básica envolvendo antenas fractais, tendo-se por base não apenas as contribuições pioneiras de pesquisadores no mundo todo, mas também a teoria básica de antenas, a partir das quais é possível chegar-se a formulações importantes na área. O foco é para antenas de microfita, dada a grande popularidade que têm encontrado nas últimas décadas. Além de vasta bibliografia, contou-se com o auxílio da ferramenta computacional HFSS da Ansoft®, um software que simula estruturas em alta frequência. Este programa é utilizado para simular uma antena fractal de microfita proposta pelo autor, e os resultados são analisados tendo-se um duplo propósito: exemplificar o uso de uma antena fractal, por um lado, e fornecer um protótipo que porventura poderá ser utilizado em aplicações especiais, por algum projetista de antenas. Os principais parâmetros fundamentais de antenas são analisados, como Perda de Retorno, VSWR, Ganho, etc., mas será dada ênfase especial à aplicação de estruturas fractais de microfita em dois tipos de aplicações: antenas eletricamente pequenas e antenas independentes da frequência. / Fractal Antennas are radiating structures generated recursively from the reiterated application of a generating array, having the remarkable feature of being self similar. They are based on the theory of fractal developed by Mandelbrot and whose application is present in almost every branches of science. Such antennas have many applications today, from cell phones to satellite antennas, and have proved to be an attractive alternative for applications that required multiband characteristic associated with high gain and miniaturization. This paper aims do present systematically the basic theory involving fractal antennas, and is based not only on the pioneering contributions of researchers around the world, but also the basic theory of antennas, from which is possible to reach important formulations in the area. Besides the extensive bibliography, was used the computational tool HFSS by Ansoft®, a software that simulates high frequency structures. This program is used to simulate a fractal microstrip antenna proposed by the author, and the results are analyzed, having a dual propose: to exemplify the use of fractal antenna on the one hand, and providing a prototype which could possible be used in special applications, for some designer of antennas. The main fundamental parameters of antennas are analyzed, such as Return Loss, VSWR, Gain, etc., but special emphasis will be given to the application of fractal microstrip structures in two kinds of applications: electrically small antennas and frequency independent antennas. / Dissertação (Mestrado)