Neste trabalho, são abordados os estudos eletroquímicos e químico-quânticos, bem como o desenvolvimento de metodologias analíticas para o antidepressivo tricíclico imipramina e para o neurotransmissor dopamina. Os experimentos foram realizados em solução tampão Britton Robinson (BR) 0,10 mol L-1 no pH de melhor resposta analítica para os referidos compostos. Com base nos parâmetros eletroquímicos extraídos das técnicas de voltametria cíclica e de onda quadrada, utilizando-se um eletrodo de grafite-poliuretana (GPU), foi possível diagnosticar o grau de reversibilidade das reações, a presença ou não de processos de adsorção e também o número de prótons e elétrons envolvidos nas reações eletroquímicas. Quanto aos cálculos químico-quânticos, a representação gráfica do HOMO (orbital molecular de mais alta energia ocupado) e os cálculos das cargas atômicas derivadas do potencial eletrostático forneceram uma estimativa do provável sítio de oxidação dos compostos. Os resultados indicaram que a reação de oxidação da imipramina é irreversível e dependente da adsorção do reagente na superfície do eletrodo, ocorrendo a formação subseqüente de um dímero em uma etapa química posterior à transferência de dois elétrons e um próton. O provável sítio de oxidação da molécula abrange a região do átomo de nitrogênio do anel, salientando que após a transferência de dois elétrons há uma deslocalização de cargas pelo anel aromático, fato este que sugere a formação do dímero na posição 2. Paralelamente, experimentos de eletrólise a potencial controlado foram realizados com o objetivo de gerar produtos de reação para serem analisados pela técnica de espectroscopia de massa com ionização por electrospray (ESI-MS). Tomando-se por base os resultados obtidos pelas técnicas voltamétricas, pelos cálculos químico-quânticos e pelos espectros de massa, foi sugerido o provável mecanismo de oxidação da imipramina nas condições estudadas. A metodologia analítica desenvolvida para a imipramina é rápida, sensível e exata para a análise de rotina em comprimidos de Tofranil®. A sensibilidade alcançada pela metodologia permitiu ainda a análise direta de concentrações plasmáticas terapêuticas do antidepressivo e de seu metabólito (desipramina) em amostra de soro humano sintético. No entanto, a seletividade da metodologia ficou comprometida pela proximidade dos potenciais de pico dos dímeros formados após a oxidação da imipramina (-41 mV) e da desipramina (23 mV). A aplicação de um método matemático de deconvolução (Origin 6.0) tornou possível a determinação simultânea da imipramina e da desipramina. A dopamina, por sua vez, é oxidada a dopamina orto quinona em um processo reversível com a adsorção de reagente e produto na superfície do eletrodo. O processo envolve a participação de dois elétrons e dois prótons. A metodologia analítica desenvolvida para a dopamina foi aplicada na análise de rotina em ampolas de Revivan® com boa exatidão e precisão. Além disso, a sensibilidade e a seletividade alcançada pela metodologia resultou na determinação de dopamina em fluído cerebrospinal sintético. A separação dos picos de oxidação da dopamina (Ep = 200 mV) e do ácido ascórbico (Ep = 40 mV) deve-se, provavelmente, às interações eletrostáticas favoráveis entre a superfície do eletrodo de GPU e o ânion ascorbato. De maneira geral, os resultados obtidos foram bastante satisfatórios para as determinações pretendidas, concluindo que o eletrodo de GPU é um material promissor para a análise de moléculas de interesse biológico. / In this work, the electrochemical and quantum-chemical studies are discussed, as well as the development of analytical methodologies for the imipramine tricyclic antidepressant and for the dopamine neurotransmitter. Experiments were performed in 0.10 mol L-1 Britton Robinson (BR) buffer solution at the best analytical response pH for the mentioned compounds. From the electrochemical parameters extracted of cyclic and square wave voltammetric techniques, using a graphite-polyurethane electrode (GPU), it was possible to diagnose the reactions reversible degree, the presence or not of adsorptions processes and also the number of protons and electrons involved in the electrochemical reactions. Concerning to the quantum-chemical calculations, the graphic representation of HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and the calculation of the atomic charge derived from electrostatic potential provided an estimation of the probable oxidation sites of the compounds. The results indicated that the oxidation reaction of imipramine is reversible and dependent of the reagent adsorption at the electrode surface, occuring the formation of a dimer in a chemical step after the transference of two electrons and one proton. The probable oxidation site of the molecule includes the nitrogen atom region of the ring, emphasizing that after the transference of the two electrons there is a deslocalization of the charges though the aromatic ring, suggesting the formation of the dimeric specie at postion 2. At the same time, experiments of controlled potential electrolysis were carried out in order to generate reaction products to be analysed by electrospray ionization mass espectrosmmetry (ESI-MS). From the results obtained by voltammetric techniques, by quantum-chemical calculations and by mass spectroscopy, it was suggested a probable mechanism for the imipramine oxidation in the studied conditions. The analytical methodology developed for imipramine is fast, sensible and accurate for routine analysis in Tofranil® tablets. The reached sensibility also allowed the direct analysis of therapeutical plasmatic concentrations of the antidepressant and its methabolic (desipramine) in synthetic human serum sample. However, the selectivity of the methodology was compromised by the peak potentials proximity of the dimers formed after the oxidation of imipramine (-41 mV) and of desipramine (23 mV). The application of a deconvolution mathematical xviii method (Origin 6.0) permitted the simultaneous analysis of imipramine and desipramine. On the other hand, dopamine is oxidized to dopamine ortho-quinone in a reversible process with the adsorption of reagent and product at the electrode surface. The process involves the participation of two electrons and two protons. The analytical methodology developed for dopamine was applied in the routine analysis in Revivan® injections with good accuracy and precision. Besides that, the sensitivity and the selectivity reached by the methodology resulted in the determination of dopamine in synthetic cerebrospinal fluid. The separation of the oxidation peaks of dopamine (Ep = 200 mV) and of ascorbic acid (Ep = 40 mV) is probably due to the favorable electrostatic interactions between the GPU electrode surface and the ascorbate anion. In general way, the obtained results were very satisfatory for the desirable determinations, concluding that the GPU electrode is a promissing material for the analysis of biological interest molecules.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adriano Murilo Rosario.pdf: 9074045 bytes, checksum: d9772c841442622e9ad77d48e4a5f6a2 (MD5) Previous issue date: 2012-10-22 / The present study aimed at analyzing the effects of alloying elements on the solidification curves of a gray cast iron using the thermal analysis technique. Inoculation was performed by adding of only 0.02% (in wt. %) of IM22 inoculant, in order to minimize undercooling and provide a minimal quantity of nucleation sites for graphite during solidification. A constant inoculation condition allows highlighting the influence of alloying elements in the cooling curves, as well as in the solidification parameters. The following elements have been added to the base metal (in wt. %): selenium (0.2% to 0.5%), nickel (0.2% to 0.5%), iron-phosphorus (0.2% to 1.0%), silicon (0.05% to 0.4%), lead (0.2% to 1.0%) and tin (0.2% to 0.8%). The elementary powders were characterized by scanning electron microscopy (SEM) with energy-dispersive X-ray microanalysis (EDX). The base metal was produced in a medium frequency induction furnace and its chemical composition corresponded to a FC-25 class. The samples obtained after the addition of alloying elements were characterized by optical microscopy, optical emission spectrometry, tensile and hardness tests. The results showed that selenium has a strong effect on undercooling, favoring the formation of eutectic carbides. Nickel tends to favor the formation of type "A” graphite. The phosphorus has the effect of reducing the tensile strength of gray iron and promotes the formation of steadite, consisting of the eutectic of ferrite and iron phosphide (Fe3P). The silicon favors the formation of type "A" graphite. Lead has deleterious effect on the morphology of graphite. Tin has the effect of increasing the mechanical properties. The use of thermal analysis technique allowed the finding of good correlations between the different solidification parameters studied. The stable and metastable eutectic temperatures are strongly affected by the alloying elements. Finally, new equations for the temperatures of stable and metastable eutectics are proposed. The equations are based on experimental results and data extracted from ATAS program. / O presente trabalho teve por objetivo principal analisar os efeitos dos elementos de liga nas curvas de solidificação de um ferro fundido cinzento, utilizando a técnica de análise térmica. A inoculação foi adicionada em um teor muito abaixo do utilizado na indústria metalúrgica, ou seja, de apenas 0,02% do inoculante IM22. O suficiente para haver número mínimo de substratos para a grafita nuclear durante a solidificação. A condição de inoculação constante teve por objetivo destacar a influência dos elementos de liga estudados nas curvas de resfriamento, bem como nos parâmetros de solidificação. Os seguintes elementos foram adicionados ao metal base: selênio (0,2 a 0,5% em peso), níquel (0,2 a 0,5% em peso), ferro-fósforo (0,2 a 1,0% em peso), silício (0,05 a 0,4% em peso), chumbo (0,2 a 1,0% em peso) e estanho (0,2 a 0,8% em peso). Os pós destes elementos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microanálise química por dispersão de raios x (EDS). O metal base foi fundido em um forno de indução de média frequência, sendo sua composição característica de um ferro fundido cinzento de classe FC-25, corrigindo-se apenas o carbono e o silício. As amostras obtidas após a adição dos elementos de liga foram caracterizadas por microscopia óptica, espectrometria de emissão óptica e ensaios mecânicos de tração e dureza. Os resultados mostram que o selênio possui um forte efeito no super-resfriamento, favorecendo a formação de carbetos eutéticos. O níquel tende ao favorecimento da formação da grafita do tipo “A”. O fósforo tem o efeito de diminuir a resistência à tração do ferro fundido cinzento e promove a formação de “esteadita”. O silício favorece a formação da grafita do tipo “A”. O chumbo tem efeito deletério na morfologia da grafita. O estanho tem o efeito de aumentar as propriedades mecânicas. A utilização da técnica de análise térmica permitiu encontrar uma boa correlação entre os diversos parâmetros de solidificação estudados. Os resultados mostram que os elementos de liga atuam fortemente nas temperaturas do eutético estável e do eutético metaestável. Por fim, são propostas novas equações para o cálculo das temperaturas dos eutéticos estável e metaestável. As equações são baseadas nos resultados experimentais e nos dados do programa ATAS.

Neste trabalho foram preparados eletrodos compósitos grafite-poliuretana modificados com polímeros metacrilatos com impressão molecular (EGPU-MIP) visando a determinação de ácido fólico (FA) e forma ácida do diclofenaco (DCF), os quais foram usados como moléculas molde. O objetivo principal era avaliar o desempenho dos MIPs em relação à seletividade e sensibilidade, além da inovação em relação ao uso dos compósitos como material de eletrodo, relativamente a esses analitos. No caso do FA, os MIP foram preparados com essa molécula, relativamente grande e contendo vários grupos funcionais, para avaliar o efeito dessas características no desempenho do sensor. Inicialmente foram feitos estudos exploratórios usando voltametria cíclica (CV), nos quais o FA apresentou pico irreversível de oxidação em +0,80 V (vs. SCE) e picos reversíveis de redução em -0,40 e -0,65 V (vs. SCE), com respectivos processos de oxidação em -0,33 e -0,49 V (vs. SCE). Foi desenvolvido um procedimento analítico para determinação do fármaco usando voltametria de pulso diferencial (DPV), após otimizar parâmetros tais como composição de MIP no sensor de (2,5%, m/m), amplitude de pulso (a = 50 mV), velocidade de varredura (ν = 10 mV s-1) e meio eletrolítico (tampão acetato, pH = 4,5). Nesse procedimento, determinou-se uma mesma região linear de resposta entre 0,6 e 2,0 µmol L-1 para os dois picos de redução em -0,52 e -0,58 V (vs. SCE), com limites de detecção (LOD) de 0,17 e de 0,03 &micromol L-1, respectivamente. O pico em -0,58 V mostrou-se mais sensível e foi escolhido para determinar o FA nas formulações farmacêuticas Folacin&reg, Afopic&reg e Folifolim&reg, com resultados concordantes com o método oficial baseado na Cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), em 95% de confiança, segundo o teste t-Student. O MIP-FA mostrou-se mais seletivo que o polímero sem impressão molecular (NIP-DCF) frente às interferências do metotrexato (MTX), porem o ácido ascórbico (AA), ácido úrico (UA) e dopamina (DA) mostraram interferências, em relação aos grupos funcionais presentes nessas espécies, com forte influência da rigidez estrutural e da mobilidade rotacional de tais grupos. Outro MIP foi sintetizado com impressão para DCF. A voltametria cíclica mostrou que o DCF apresenta pico irreversível de oxidação em + 0,83 V (vs. SCE), na primeira varredura e picos reversíveis de redução em +0,40 e +0,65 V (vs. SCE), a partir da segunda varredura, com respectivos processos de oxidação em +0,27 e +0,58 V (vs. SCE). Foi desenvolvido um procedimento analítico para determinação do fármaco em formulações comerciais, usando DPAdASV, após otimização dos parâmetros tais como composição de MIP no sensor (2,5%, m/m), tempo de acumulação (300 s) e potencial de pré-concentração (+0,2 V), a = 50 mV, ν = 10 mV s-1 em ácido perclórico pH condicional (pHcond) = 1,6, com uma região linear entre 0,010 e 0,20 nmol L-1 e LOD de 0,99 nmol L-1 para o pico anódico em +0,8 V (vs. SCE). O DCF foi determinado nas formulações farmacêuticas Biofenac&reg, Medley&reg e Voltaren&reg e em urina sintética. O MIP-DCF se mostrou relativamente seletivo ao sinal do DCF, mesmo na presença dos interferentes como ácido meclofenâmico (AMCFN) e ácido mefenâmico (AMFN), os quais apresentam grande semelhança estrutural e funcional em relação ao analito. Deve-se tomar cuidado ao estender o intervalo de potencial operacional para o GPU, neste meio de ácido perclórico, para evitar ativação de grupos funcionais do grafite e/ou da PU. / In this work methacrylate molecularly imprinted polymers (MIP) were prepared using folic acid (FA) as well as diclofenac (DCF) templates. These MIPs were used in the modification of graphite-polyurethane (GPU) composites in order to evaluate the performance of the resulting electrodes in the determination of the templates in pharmaceutical formulations and to estimate the sensitivity and selectivity of the resulting devices joined to the innovation of using the composites in such development regarding these analytes. In the case of FA, MIPs were prepared with this relatively large and containing multiple functional groups, to evaluate the effect of such characteristics in the performance of the sensor. First of all exploratory experiments were performed using cyclic votammetry (CV) in which the FA presented an irreversible oxidation peak at + 0.80 V (vs. SCE) and reversible reductions peaks at -0.40 and -0.65 V (vs. SCE) with respective oxidation at -0.33 and -0.49 V (vs. SCE). An analytical procedure was developed based on differential pulse voltammetry (DPV), after optimizing parameters such as MIP composition in the sensor (2.5%, m/m), pulse amplitude (a = 50 mV), scan rate (ν = 10 mV s-1) and supporting electrolyte (acetate, pH = 4.5). In such procedure was obtained a linear dynamic range from 0.6 to 2.0 &micromol L-1 for both DPV reduction peaks at -0.52 and -0.58 V (vs. SCE), with limit of detection (LOD) of 0.17 and 0.03 &micromol L-1, respectively. As the second on was more sensitive it was chosen for the determination of FA in the commercial pharmaceutical formulation Folacin&reg, Afopic&reg and Folifolim&reg,with results that agreed with those from the official HPLC procedure within 95% confidence level according to the t-Student test. The MIP-FA was more selective than the non-imprinted polymer (NIP-DCF) in relation to the interference of metotrexate (MTX), however ascorbic acid (AA), uric acid (UA) and dopamine (DA) revealed significant interferences regarding the functional groups present in these species, with strong influence from the structural rigidity of the molecule that plays an important role in the rotational mobility of these groups. Another MIP was synthesized with DCF as a template. Cyclic voltammetry demonstrated that the DCF presented a single irreversible oxidation peak at + 0.83 V (vs. SCE) in the first scan, and two reversible reduction peaks at +0.40 and +0.65 V (vs. SCE) with respective oxidation at +0.27 and +0.58 V (vs. SCE), from the second scan. A DPAdASV procedure was also developed for the determination of DCF in commercial formulations after optimizing some experimental parameters such as MIP composition in the sensor (2.5%, m/m), accumulation time (300 s) and potential (+0.2 V), a = 50 mV, v = 10 mV s-1 and supporting electrolyte (perchloric acid pHcond = 1.6). A linear dynamic range from 0.010 to 0.20 nmol L-1 and a LOD of 0.99 nmol L-1 were observed for the anodic peak at +0.8 V (vs. SCE). Then the DCF was determined in the commercial formulations Biofenac&reg, Medley&reg and Voltaren&reg and also in synthetic urine samples. The MIP-DCF sensor showed to be selective regarding the DCF signal even in the presence of meclophenamic acid (AMCFN) and mefenamic acid (AMFN), which present structural and functional similarity when compared with the analyte. Care must be taken when using the GPU in extreme potential windows in the perchloric acid medium, to avoid activation of functional groups in the polymer.

This thesis supplies a contribution to the understanding of the interaction between carboncarbon surfaces, atoms with carbon-surfaces, and atoms with metallic surfaces. It is well established that the surface-surface and atom-surface interactions are interesting, important and challenging for reasons that vary from industrial interest up to the academic necessity of understanding it deeply. Currently, there are many measurements and simulations for the geometric and electronic properties of Graphite, these differ by more than 40%. This implies that our understanding of the nature of this material is quite poor. The interaction between small transition-metals clusters with a Graphene sheet is another example where our knowledge is very limited. There are many theoretical studies in the literature that describe the interaction between these clusters with a Graphene sheet, but they agree and disagree on many points, which calls for systematic study of this issue. In this thesis we will focus our efforts on studying the surface-surface and atom/clusters-surface interactions. This thesis is split into three projects. The first aims to contribute to the understanding of the interlayer interactions of the bulk Graphite. In the second, we intend to shed some light on comprehending the interaction of an adatom with a Graphene sheet. Both of these projects, are studied within DFT framework with the inclusion of the van der Waals (vdW) corrections. In the Graphite project, we found that the electronic and geometric properties depend on the vdW correction employed in the calculation. In the adatom supported on Graphene project, we combined a modified Anderson-Newns model to describe the coupling between the adatom with Graphene. In addition, we found the existence of competition between quantum and classical forces, which determine the type of site in which the adatom prefers to adsorb. The last project is a dynamical study of an atom that impinges upon a metallic surface. In this project, we focus on the calculation of the sticking coefficient, a measure of the amount of nuclear density attached to the metal surface after collision. At this time the project is not one 100% ready, but our preliminary results indicates that, a small part of the nuclear density stays stuck on the metal. / Esta tese ajuda a entender as interações entre duas superfícies de carbono. A natureza da interação de átomos ou aglomerados atômicos adsorvidos sobre uma superfície de carbono. Além disso, visa esclarecer a dinâmica de um átomo sendo adsorvido sobre uma superfície metálica. As interações superfície-superfície e átomos-superfícies são importantes por razões que variam desde o interesse industrial até a necessidade acadêmica para compreendê-la profundamente. Entendê-las ainda é um desafio. Diversos trabalhos apresentam medidas experimentais e simulações para as propriedades geométricas e eletrônicas do grafite. Tais medidas diferem em mais ide 40% umas da outra. Isso mostra que nossa compreensão sobre a natureza desse material ainda é bastante pobre. A interação entre pequenos grupos de metais de transição com uma folha de grapheno é outro exemplo em que nosso conhecimento é limitado. Existem muitos estudos teóricos na literatura que descrevem a interação desse tipo de aglomerado com uma folha de grafeno, porém há numerosas discordâncias. Tais controvérsias parecem suplicar por um estudo sistemático. Nesta tese focamos nossos estudos nas interações superfície-superfície e de átomos ou aglomerados atômicos com superfícies de carbono e de um metal. A tese foi dividida em três projetos. O primeiro visa compreender melhor a interação entre as camadas do grafite. No segundo, pretendemos lançar alguma luz no entendimento da interação de átomos e aglomerados atômicos com uma folha de grafeno. Esses dois projetos, são estudados à luz da Teoria do Funcional da Densidade com a inclusão das correções van der Waals (vdW). No Projecto sobre o grafite, mostramos que as propriedades eletrônicas e geométricas dependem do tipo de correção de vdW empregada no cálculo. No projeto sobre átomos e aglomerados atômicos adsorvidos no grapheno, combinamos um modelo modificado de Anderson-Newns para descrever o acoplamento entre um átomo adsorvido e o grafeno. Além disso, encontramos uma competição entre forças quânticas e clássicas, a qual determina o tipo de sítio no qual o átomo prefere ser adsorvido. O último projeto é um estudo dinâmico de um átomo colidindo contra uma superfície metálica. Nesse projeto o foco é posto no cálculo do coeficiente de aderência, o qual mede a taxa de densidade nuclear presa na superfície metálica após a colisão. Resultados preliminares indicam que, uma pequena parte da densidade nuclear permanece aderida ao metal depois da colisão.

Neste trabalho propôs-se desenvolver eletrodos compósitos à base de grafite-poliuretana modificados com polímeros metacrilatos com impressão molecular (MIP-TC), visando a determinação do antibiótico tetraciclina em formulações farmacêuticas e urina sintética. O trabalho também visou contribuir no desenvolvimento de um sensor com melhor desempenho no que diz respeito à sensibilidade e seletividade do eletrodo compósito modificado, na quantificação do analito/molécula molde em matrizes complexas. Técnicas eletroanalíticas, tais como voltametria cíclica (CV) e voltametria de pulso diferencial (DPV) foram utilizadas para avaliar a resposta em termos de sensibilidade e seletividade do eletrodo compósito na detecção da tetraciclina (TC), proposto neste trabalho. A otimização dos parâmetros, tais como composição do MIP (5,0 %, m/m), amplitude de pulso (50 mV), velocidade de varredura (10 mV s-1), tempo (300 s) e potencial de acumulação [(+ 0,7 V (vs. SCE)] e faixa granulométrica do MIP (150 a 250 μm), usando voltametria de redissolução anódica por pulso diferencial foi realizada para maximizar a determinação da tetraciclina em tampão fosfato 0,10 mol L -1 (pH 2,5), permitindo obter limites de detecção de 0,555 μmol L-1, 2,70 μmol L-1 e 4,71 μmol L-1, respectivamente, para o EGPU-MIP-TC, EGPU e EGPU-NIP, sem necessidade de renovação da superfície do eletrodo entre as sucessivas medidas. Regiões lineares entre 4,0 e 60,0 μmol L-1, 8,0 e 60,0 μmol L-1 e 20,0 e 100,0 μmol L-1/sup> foram observadas, respectivamente, para o EGPU-MIP-TC, EGPU e EGPU-NIP, para o pico anódico em + 0,9 V (vs. SCE). Os EGPU também foram testados quanto à seletividade frente à possíveis interferentes, sendo utilizados clortetraciclina (CTC) e oxitetraciclina (OTC) para os testes de interferência. Em todos os casos, a interferência do EGPU-MIP-TC foi menor do que a obtida com o EGPU-NIP, confirmando que o EGPU-MIP-TC foi mais efetivo na capacidade de reconhecer seletivamente o analito na presença dos interferentes CTC e OTC. Após as etapas de síntese dos MIP/NIP e confecção dos eletrodos, otimização dos parâmetros, avaliações e testes de sensibilidade e seletividade dos EGPU, os eletrodos foram submetidos à aplicação em duas amostras de medicamentos comerciais, TetraMed® 500 mg e genérico de cloridrato de tetraciclina 500 mg e uma amostra sintética de urina. Os resultados foram comparados ao método oficial por HPLC, apresentando 95 % de confiança, de acordo com o teste t-Student. / In this work, graphite-polyurethane composites electrodes were modified with methacrylate molecularly imprinted polymers (MIP-TC) in order to evaluate the electrodes in the determination of tetracycline (TC) antibiotic in pharmaceutical formulations as well as in biological fluid. The work aimed to contribute in development of a sensor with better performance about the sensitivity and selectivity of the composites electrodes modified in quantification of this analyte. Electroanalytical techniques such as cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV) were used to evaluate the selectivity and sensitivity of the composite electrodes in the detection of tetracycline. The parameters optimization, such as MIP composition (5.0 %, m/m), pulse amplitude (50 mV), scan rate (10 mV s-1), accumulation time (300 s), accumulation potential [+ 0.7 V (vs. SCE)], and MIP granulometry (150 to 250 μm), using differential pulse anodic stripping voltammetry was done to maximize the determination of tetracycline in phosphate buffer 0.1 mol·L-1 pH 2.5 resulting in LOD of 0.555 μmol L-1, 2.70 μmol L-1 and 4.71 μmol L-1, respectively for the EGPU-MIP-TC, EGPU and EGPU-NIP, without the need for surface renovation between the measures. A linear dynamic range from 4.0 to 60.0 μmol L-1, 8.0 to 60.0 μmol L-1 and 20.0 to 100.0 μmol L-1, respectively for the EGPU-MIP-TC, EGPU and EGPU-NIP was observed for the anodic peak at + 0.9 V (vs. SCE). The EGPU were also tested regarding the selectivity compared to possible interferents, such as chlortetracycline (CTC) and oxytetracycline (OTC) for the interference study. In all cases, the interference of EGPU-MIP-TC was lower than the one that was got with EGPU-NIP, confirming that the EGPU-MIP-TC was more selective than the non-imprinted polymer in the capacity of recognizing, selectively, the analyte in presence of CTC and OTC interferents. After the steps of synthesis of MIP/NIP and electrodes confection, parameters optimization, evaluation and EGPU sensitivity and selectivity studies, the electrodes were submitted to the application in two commercial drugs containing 500 mg of tetracycline cloridrate, TetraMed® and generic; and a synthetic urine sample. The results were compared to the official method by HPLC, presenting 95 % confidence according to the t-Student test.

Ce travail est une contribution à l'étude de nouveaux matériaux composites graphite/sel pour le stockage de l'énergie thermique à haute température (>200°C), l'objectif étant d'analyser et de comprendre l'influence du graphite et de la microstructure des matériaux graphite/sel sur les propriétés de transition de phase des sels. Cette thèse a été effectuée dans le cadre de deux projets : DISTOR (Européen) et HTPSTOCK (Français). Les apports majeurs de ce travail sont triples : <br />1) Il apporte une base de données importante (propriétés de changement de phase solide-liquide) sur six sels et les composites correspondants grâce à l'analyse calorimétrique effectuée. <br />2) Des modélisations rigoureuses de la fusion de sels en milieu confiné dans plusieurs géométries ont été proposées pour comprendre pourquoi lors de la première fusion des composites mis en forme par compression, des problèmes de fuite de sel ont été observés. Ces modèles montrent que la morphologie de ces matériaux sont à l'origine de ces phénomènes : la matrice de graphite contraint l'expansion volumique du sel lors de la fusion : le sel fond sous pression ce qui aboutit à une fusion sur une large gamme de température et à une perte de densité énergétique. L'analyse de sensibilité aux divers paramètres (géométriques et physiques) montre que le module de rigidité de la matrice est le paramètre sur lequel il faut agir lors de l'élaboration des matériaux pour estomper ce phénomène. <br />3) Enfin ce travail propose une formulation thermodynamique des phénomènes de surface/interface et de présence d'impuretés dissoutes pouvant aboutir à un abaissement de la température de fusion. Il semble que les avancements de fusion observés (~5°C) soient essentiellement dus à la présence d'impuretés dissoutes (apportées par le graphite) dans le liquide, un effet Gibbs-Thomson pouvant aussi s'ajouter (~1°C, lié à la taille des amas de cristaux).

Lorsqu'un ion projectile inertagit avec une surface, il dépose son énergie tout au long de son trajet. L'énergie déposée conduit à la création d'endommagements et à l'émission de particules secondaires, neutres et chargées. Dans cette thèse, nous avons étudié l'endommagement de surfaces cristallines induit par irradiation aux ions lents et rapides. Nous avons également étudié la pulvérisation d'ions secondaires durant l'irradiation aux ions rapides. Dans le cas d'irradiation aux ions lents multichargés, nous avons déterminé les sections efficaces d'endommagement par ion incident sur les surfaces cristallines de TiO2 et de graphite. Nous avons mis en évidence que l'énergie potentielle du projectile joue un rôle improtant dans l'endommagement de la surface. Par contre, l'étude d'endommagement surfacique du silicium cristallin s'est révelé insensible à l'irradiation aux ions (Xe, Ec = 0,92 MeV), où la perte d'énergie électronique est 12 keV/nm. L'efficacité maximale pour qu'un ion produise une modification à la surface est 0,3 %. Par irradiation aux ions rapides, l'émission d'ions de CaF+ par rapport à l'émission de Ca+ est plus grande dans le cas d'irradiation d'un cristal massif que dans le cas de couches minces de CaF2.

La synthèse de nouveaux composés d'intercalation du graphite a été réalisée en phase gazeuse et en solution dans HF anhydre. Les fluorures de chrome et de rhodium s'intercalent dans le graphite pour donner lieu à des composés de stades 1 à 3. Une étude structurale sur un monocristal a montré la commensurabilité entre le sous réseau du graphite et celui de l'intercalat. L'état d'oxydation des métaux de transition a été déterminé par RPE, XPS et par mesures magnétiques. Les mesures de la réflectivité optique ont permis une estimation du transfert de charge du graphite vers l'espèce insérée. L'étude de l'effet de la fluoration d'une série d'oxydes supraconducteurs a été réalisée. Un traitement sous fluor gazeux à basse température (20°C < F < 2100°C) a mis en évidence la formation d'une fine couche d'(oxy) fluorure à la surface des matériaux. Cette couche a été caractérisée par diffraction X, TEM et par spectroscopie Auger. Dans l'oxyde YBa2Cu3O7, un phénomène de passivation de surface vis-à-vis de la dégradation atmosphérique a été observé. L'influence de la fluoration sur les propriétés supraconductrices a été étudiée par RPE, mesures magnétiques et électriques. Une étude par XPS sur un monocristal de YBa2Cu3O7 a confirmé que la surface du matériau est complétement modifiée après traitement.

<p>Surface film formation at the electrode/electrolyte interface in lithium-ion batteries has a crucial impact on battery performance and safety. This thesis describes the characterisation and treatment of electrode interfaces in lithium-ion batteries. The focus is on interface modification to improve battery safety, in particular to enhance the onset temperature for thermally activated reactions, which also can have a negative influence on battery performance. </p><p>Photoelectron Spectroscopy (PES) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) are used to investigate the surface chemistry of electrodes in relation to their electrochemical performance. Surface film formation and decomposition reactions are discussed.</p><p>The upper temperature limit for lithium-ion battery operation is restricted by exothermic reactions at the graphite anode; the onset temperature is shown to be governed by the composition of the surface film on the anode. Several electrolyte salts, additives and an anion receptor have been exploited to modify the surface film composition. The most promising thermal behaviour is found for graphite anodes cycled with the anion receptor, tris(pentafluorophenyl)borane, which reduces salt reactions and increases the onset temperature from ~80 °C to ~150 °C.</p><p>The electrochemical performance and surface chemistry of Swedish natural graphite, carbon-treated LiFePO₄ and anodes from high-power lithium-ion batteries are also investigated. Jet-milled Swedish natural graphite exhibits a high capacity and rate capability, together with a decreased susceptibility to solvent co-intercalation. Carbon-treated LiFePO₄ shows promising results: no solvent reaction products are detected. The amount of salt compounds increases, with power fade occurring for anodes from high-power lithium-ion batteries; the solvent reduction products comprise mainly Li-carboxylate type compounds.</p>

<p>This thesis describes the current status and novel aspects of the analysis of the molecules of life, i.e. peptides and proteins, using capillary electrophoresis (CE) coupled to mass spectrometry (MS) via (sheathless) electrospray ionization (ESI). Early reports of sheathless CE-ESI-MS were plagued by limited lifetimes of the electrospray emitter. In this thesis, two new approaches, the Black Dust and the Black Jack methods, utilizing polymer-embedded graphite instead of noble metals are presented. These emitters have shown improved long-term stability and proven excellent for sheathless electrospray operation. Failure of an emitter is often caused by electrochemical reactions occurring at the emitter-liquid interface. The electrochemical properties of the graphite coated emitters were therefore evaluated by classical electrochemical methods, such as cyclic voltammetry and chronoamperometry. The graphite coated emitters showed excellent electrochemical stability and properties compared to noble metal and polymer configurations.</p><p>Analyte-wall interactions have long been known to cause problems in the CE analysis of biomolecules. This can be circumvented by internal modification of the capillary walls. Additionally, it is of outermost importance to have a stable and sufficiently high electroosmotic flow (EOF) to sustain the electrospray, when using a sheathless approach. New monomer and polymer coatings are presented for rapid and high-efficient CE-ESI-MS separations of peptides and proteins.</p><p>Furthermore, the use of CE-ESI coupled to Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FTICRMS) shows great potential for rapid proteomic probing of human cerebrospinal fluid. The results are comparable with more established techniques, such as liquid chromatography and two-dimensional gel electrophoresis coupled to MS. However, the CE-ESI-FTICRMS analysis has significantly lower sample consumption and faster analysis time compared to the other techniques. The applications and use of CE-ESI-MS is expected to have a bright future with continued growth as current trends of multidimensional hyphenation and microfabricated devices are further developed and explored.</p>