Orientador: Alysson Fábio Ferrari / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Física, 2013

Orientador: Gustavo Martini Dalpian / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2013.

Orientador: Prof. Dr. Cristian Favio Coletti / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Matemática , 2014.

Orientador: Ricardo de Souza Moretti / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2013

Orientador: Tiago Rodrigues / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Biossistemas, 2014

Orientador: Rafael Ribeiro Dias Vilela de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Matemática, 2014

Orientador: Prof. Dr. Marcio Eisencraft / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2014. / Efficient techniques for analysis of neuronal signals in intracranial data acquisition systems are almost prerequisites for the observation of specific brain regions for controlled stimulation,either for medical purposes or for human-computer interaction. The spike sorting, which aimsto classify firings per neuron, is relevant to simplify the analysis of noisy neuronal signalsthat possess a significant amount of information. Detection is the first step of the spikesorting and is decisive in terms of efficiency. In this case, what makes the detection problemrather difficult is the fact that we do not know exactly the waveform of the signal to bedetected and the firing instants. In the present work, the limits of detection techniques based on threshold are studied considering a simplified model of neuronal signals. The techniques are evaluated using error probability measures as a function of the signal-to-noiseratio (SNR), of the firing rate and of the threshold level used. The objective is to combine theadvantages and limits of good performance of detection techniques with the characteristicsof different time series considered. Computational simulations suggest that: (i)the SNR andthe interval between firings significantly affect the relative performance of the techniques;(ii) the optimal threshold is a function of the statistical characteristics of the time seriesand, if properly chosen, can avoid detection errors in some situations and (iii) the thresholdcalculations proposed in the literature may not be the most effective. The results of thesimplified model should serve as an estimate of the worst case performance for each methodwhen they are applied in situations with acquired real data.

Orientadora: Profa. Dra. Kátia Franklin Albertin Torres / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014. / A detecção de pequenas concentrações do gás hidrogênio, da ordem de ppm-ppb ( partes por milhão ¿ partes por bilhão), são de grande importância na área médica. Patologias como a intolerância a lactose, a má absorção de frutose, o crescimento bacteriano e das atividades microbianas, podem ser diagnosticadas com a monitoração dos níveis destes tipo de gás. Neste trabalho foi realizado o estudo de síntese de matrizes de nanotubos de dióxido de titânio ( TiO2 ), pela técnica de oxidação anódica do titânio, sobre dois diferentes tipos de substrato, vidro e folha de Ti, com diferentes valores de tensão e tempo de processo. O vidro foi escolhido por ser transparente, biologicamente inativo e pode ser fabricado com superfícies muito lisas e impermeáveis. Já a folha de titânio foi utilizada com o objetivo de reduzir a quantidade de processos a serem executados, oferecendo uma redução do custo de fabricação dos sensores. Foi realizado também um estudo de cristalização dos nonotubos de dióxido de titânio ( TiO2 ). Sensores baseados em matrizes de nanotubos de dióxido de titânio( TiO2 ) obtidos com 10, 15, 20, 25, 30, 35 e 40 V foram fabricados e caracterizados à temperatura ambiente. As caracterizações morfológicas e estruturais dos nanotubos de dióxido de titânio, foram feitas utilizando a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e microscopia Raman. Foram obtidos nanotubos de dióxido de titânio, ordenados e com paredes lisas tanto sobre o vidro como sobre as folhas de titânio. Os nanotubos crescidos a partir de filmes de titânio depositados em substrato de vidro, tiveram os diâmetros variando de 20 a 40 nm e comprimento de 240 a 520 nm. Para os nanotubos obtidos a partir de folhas de titânio, obtivemos nanotubos de 15 a 30 nm de diâmetro e comprimento variando de 150 a 500 nm. Resultados preliminares mostraram que os sensores de hidrogênio baseados em nanotubos de óxido de titânio obtidos a partir de filme fino de Ti sobre vidro, crescido com 10 V, apresentaram uma boa resposta a presença de diferentes concentrações, variando de 50 a 4000 partes por milhão ( ppm ), de hidrogênio à temperatura ambiente. Este resultado viabiliza a possibilidade da utilização deste sensor para a detecção de pequenas quantidades de hidrogênio na área da saúde. / The detection of small hydrogen gas concentrations, the ppm-ppb order (parts per million - parts per billion), is of great importance in the medical field. Pathologies such as intolerance to lactose, fructose malabsorption, bacterial growth and microbial activities can be diagnosed by monitoring the levels of these gas. This work was conducted to study the synthesis of arrays of nanotubes of titanium dioxide (TiO2), by anodic oxidation of titanium technique over two different substrate glass and titanium, with different voltages and process time. The glass was chosen because it is an insulator and not influence the results of conductivity of the nanotubes when subjected to hydrogen gas. Since the titanium foil was used in order to reduce the number of processes to be performed, offering a reduction in the manufacturing cost of the sensors. Was also carried out a study of the crystallization nonotubes titanium dioxide (TiO2). Sensors based on arrays of TiO2 nanotubes obtained with 10, 15, 20, 25, 30, 35 and 40 V were manufactured and characterized at room temperature. The morphological and structural characterization of titanium dioxide nanotubes, were made using scanning electron microscopy technique (SEM) and Raman microscopy. Titanium dioxide nanotubes were obtained, ordered and smooth on the glass walls so as on the titanium sheet. The nanotubes grown from titanium films deposited on glass substrate had diameters ranging from 20 to 40 nm and length 240-520 nm. For nanotubes obtained from titanium sheets, obtained nanotubes 15 to 30 nm in diameter and length ranging from 150 to 500 nm. Preliminary results showed that the hydrogen sensors based on titanium oxide nanotubes obtained from Ti thin film on glass, growing to 10 V, showed a good response to the presence of different concentrations, ranging 50 a 4000 ppm hydrogen at room temperature. This result enables the possibility of using this sensor for the detection of small amounts of hydrogen in health.

Orientador: Gustavo Michel Mendoza La Torre / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / Nesta tese estudamos o transporte eletrônico em sistemas mesoscópicos balísticos. Nós fizemos simulações numéricas de diversos confinamentos de um gás de elétrons bidimensional (2DEG na interface GaAs=AlGaAs) e discutimos as propiedades de transmissão através desses sistemas nanoestruturados. Para nossos cálculos, utilizamos a aproximação de massa efetiva no modelo tight binding para emular o comportamendo da função de onda quando esta interage com um potencial de confinamento, e com alguns potenciais que chamaremos "controladores". Em particular pesquisamos sobre o transporte eletrônico através de confinamentos tipo Open Quantum Dot (OQD). As propiedades de transporte são encontradas utilizando cálculo das funções de Green da rede tight binding para obter as amplitudes de transmissão do sistema e sua aplicação no formalismo Landauer-Büttiker. A pesquisa foi dividida em duas etapas, a primeira engloba um grupo de testes em sistemas conhecidos para ter a certeza de um ótimo funcionamento do programa e para nos familiarizarmos com as características mais fundamentais da transmissão através destes sistemas. Por outro lado, estudamos o efeito que podem ter gates colocados nas posições de máxima intensidade na densidade local de estados. Aqui encontramos deslocamentos dos primeiros estados ressonântes que dependem do potencial aplicado nos controladores. Também encontramos que usando combinações de diferentes gates controladores, podemos mudar a forma de linha das ressonâncias de Fano observadas na conductância, por exemplo, desde um estado ressonânte simétrico para uma ressonância assimétrica, e logo mudar sua forma de linha para um dip o para a forma invertida da ressonância assimétrica mencionada. Observamos aqui também que a varredura de um único gate controlador pode inverter ressonâncias assimétricas de Fano. Em geral, com isto estamos manipulando a localização dos estados da caixa quântica e seu acoplamento com o mar continuo dos leads de entrada e saída. Numa segunda etapa, usamos o nosso método agora aplicado para sistemas de tamanhos realísticos com paredes de potencial de diferentes suavidades. Nos quais, sintonizamos as diferentes formas de linha de Fano (em sistemas realísticos) via a aplicação de gates controladores, emulados por antidots no interior do OQD, usando: paredes parabólicas, paredes tipo soft wall e paredes abruptas. Comparamos as condutâncias, densidades locais de estado, deslocamentos e as formas de linha das ressonâncias de Fano para os OQDs com estes tipos de paredes, na procura do sistema no qual seja possível o melhor controle das ressonâncias de Fano, tanto no iii seu deslocamento como na sua sintonia de formas. Encontramos que a forma do OQD não influi fortemente nos deslocamentos dos estados quase-ligados, mas sim na sintonia das diferentes formas de linha das ressonâncias. Obtivemos que no caso de um OQD abrupto, a sintonia é facilmente atingida, no caso soft wall também atingimos esta sintonia mas com uma pequena diminuição de amplitude nas ressonâncias. Por outro lado com a mesma configuração de gates no caso parabólico, não encontramos esta sintonia tão facilmente. Finalmente, estudamos diferentes configurações de gates controladores para melhorar os nossos resultados, e assim obter um controle optimizado das ressonâncias de Fano. / In this thesis we studied the electronic transport in ballistic mesoscopic systems. We did numeric simulations of various confinements of a Two-Dimensional Electron Gas (2DEG at the interface GaAs/AlGaAs) and discussed the transmission properties through those nanostructured systems. For our calculations, we employed the effective mass approximation in the tight binding model to emulate the wave function¿s behavior when this interact with a confinementpotential, and with other potentials that we will name "drivers". We specifically investigated the electronic transport through Open Quantum Dots (OQDs). The transport properties were found using the calculations of tight binding Lattice Green¿s functions, in order to obtain the system¿s transmission amplitudes and its applications in Landauer-Büttiker formalism. The research was divided in two steps. The first one includes a group of tests in known systems in order to have certainty of an optimal operation of the program and familiarize our selves with the most fundamental characteristics of transmission through these systems. On the other hand, we studied the effect that can result from placing gates on positions of maximum intensity of local density of states (LDOS). Here, we found displacements of first resonant states that depend on the potentials applied at the drivers. Moreover, we found that by using combinations of different gate drivers, we could change the line shape of Fano resonances observed in the conductance, for instance, from a symmetric resonant state to an asymmetric resonance, and then change its line shape to a dip or an inverted form of the asymmetric resonance mentioned. We also observed that the movement of just one gate driver could invert asymmetric Fano resonances. In general, we are manipulating the state localization of the Quantum Dot and its coupling to the continuous sea of leads of entrance and exit. In a second stage, we applied our mentioned method to systems of realistic sizes and potentials walls with different softness. In which, we tune the different Fano line shapes (in realisticsystems) by applying gate drivers, emulated by antidots inside the OQD, using: parabolic walls, "soft walls" and abrupt walls. We compared the conductances, Local Density of States, displacements and Fano line shapes for the OQDs with the walls mentioned, in pursuit of systems in which is possible the best Fano resonances control, on both, their displacements and line shapes. We found that OQD¿s shape does not influence displacements of quasi-bound states in a great way, but affect the tuning of different line shapes resonances. We concluded that in the v case of abrupt OQD, the tuning is easily achieved, and regarding the soft wall we also obtained the tuning but with a small decreasing resonance amplitude. In the other hand, we could not find this tuning as easily in the parabolic case. Finally, we studied different configurations of gate drivers to improve our results, and an optimized control of Fano resonances.

Orientador: Gustavo Michel Mendoza La Torre / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / Nesta tese estudamos o transporte eletrônico em sistemas mesoscópicos balísticos. Nós fizemos simulações numéricas de diversos confinamentos de um gás de elétrons bidimensional (2DEG na interface GaAs=AlGaAs) e discutimos as propiedades de transmissão através desses sistemas nanoestruturados. Para nossos cálculos, utilizamos a aproximação de massa efetiva no modelo tight binding para emular o comportamendo da função de onda quando esta interage com um potencial de confinamento, e com alguns potenciais que chamaremos "controladores". Em particular pesquisamos sobre o transporte eletrônico através de confinamentos tipo Open Quantum Dot (OQD). As propiedades de transporte são encontradas utilizando cálculo das funções de Green da rede tight binding para obter as amplitudes de transmissão do sistema e sua aplicação no formalismo Landauer-Büttiker. A pesquisa foi dividida em duas etapas, a primeira engloba um grupo de testes em sistemas conhecidos para ter a certeza de um ótimo funcionamento do programa e para nos familiarizarmos com as características mais fundamentais da transmissão através destes sistemas. Por outro lado, estudamos o efeito que podem ter gates colocados nas posições de máxima intensidade na densidade local de estados. Aqui encontramos deslocamentos dos primeiros estados ressonântes que dependem do potencial aplicado nos controladores. Também encontramos que usando combinações de diferentes gates controladores, podemos mudar a forma de linha das ressonâncias de Fano observadas na conductância, por exemplo, desde um estado ressonânte simétrico para uma ressonância assimétrica, e logo mudar sua forma de linha para um dip o para a forma invertida da ressonância assimétrica mencionada. Observamos aqui também que a varredura de um único gate controlador pode inverter ressonâncias assimétricas de Fano. Em geral, com isto estamos manipulando a localização dos estados da caixa quântica e seu acoplamento com o mar continuo dos leads de entrada e saída. Numa segunda etapa, usamos o nosso método agora aplicado para sistemas de tamanhos realísticos com paredes de potencial de diferentes suavidades. Nos quais, sintonizamos as diferentes formas de linha de Fano (em sistemas realísticos) via a aplicação de gates controladores, emulados por antidots no interior do OQD, usando: paredes parabólicas, paredes tipo soft wall e paredes abruptas. Comparamos as condutâncias, densidades locais de estado, deslocamentos e as formas de linha das ressonâncias de Fano para os OQDs com estes tipos de paredes, na procura do sistema no qual seja possível o melhor controle das ressonâncias de Fano, tanto no iii seu deslocamento como na sua sintonia de formas. Encontramos que a forma do OQD não influi fortemente nos deslocamentos dos estados quase-ligados, mas sim na sintonia das diferentes formas de linha das ressonâncias. Obtivemos que no caso de um OQD abrupto, a sintonia é facilmente atingida, no caso soft wall também atingimos esta sintonia mas com uma pequena diminuição de amplitude nas ressonâncias. Por outro lado com a mesma configuração de gates no caso parabólico, não encontramos esta sintonia tão facilmente. Finalmente, estudamos diferentes configurações de gates controladores para melhorar os nossos resultados, e assim obter um controle optimizado das ressonâncias de Fano. / In this thesis we studied the electronic transport in ballistic mesoscopic systems. We did numeric simulations of various confinements of a Two-Dimensional Electron Gas (2DEG at the interface GaAs/AlGaAs) and discussed the transmission properties through those nanostructured systems. For our calculations, we employed the effective mass approximation in the tight binding model to emulate the wave function¿s behavior when this interact with a confinementpotential, and with other potentials that we will name "drivers". We specifically investigated the electronic transport through Open Quantum Dots (OQDs). The transport properties were found using the calculations of tight binding Lattice Green¿s functions, in order to obtain the system¿s transmission amplitudes and its applications in Landauer-Büttiker formalism. The research was divided in two steps. The first one includes a group of tests in known systems in order to have certainty of an optimal operation of the program and familiarize our selves with the most fundamental characteristics of transmission through these systems. On the other hand, we studied the effect that can result from placing gates on positions of maximum intensity of local density of states (LDOS). Here, we found displacements of first resonant states that depend on the potentials applied at the drivers. Moreover, we found that by using combinations of different gate drivers, we could change the line shape of Fano resonances observed in the conductance, for instance, from a symmetric resonant state to an asymmetric resonance, and then change its line shape to a dip or an inverted form of the asymmetric resonance mentioned. We also observed that the movement of just one gate driver could invert asymmetric Fano resonances. In general, we are manipulating the state localization of the Quantum Dot and its coupling to the continuous sea of leads of entrance and exit. In a second stage, we applied our mentioned method to systems of realistic sizes and potentials walls with different softness. In which, we tune the different Fano line shapes (in realisticsystems) by applying gate drivers, emulated by antidots inside the OQD, using: parabolic walls, "soft walls" and abrupt walls. We compared the conductances, Local Density of States, displacements and Fano line shapes for the OQDs with the walls mentioned, in pursuit of systems in which is possible the best Fano resonances control, on both, their displacements and line shapes. We found that OQD¿s shape does not influence displacements of quasi-bound states in a great way, but affect the tuning of different line shapes resonances. We concluded that in the v case of abrupt OQD, the tuning is easily achieved, and regarding the soft wall we also obtained the tuning but with a small decreasing resonance amplitude. In the other hand, we could not find this tuning as easily in the parabolic case. Finally, we studied different configurations of gate drivers to improve our results, and an optimized control of Fano resonances.