Obtenção e caracterização de um compósito polimérico de matriz poliéster e reforço/carga de tecido plano de algodão

He was obtained and studied the feasibility of using TPA (Tissue Cotton Plan) screen type, for bagging, with a weight of 207.9 g / m2 in a composite of orthophthalic crystal polyester resin matrix. The process for obtaining the composite was tested against the maximum number of layers that could be used without compromising the processability and manufacturing of CPs in compression mold. Five configurations / formulations were selected and tested at 1, 4, 8, 10 and 12 layers of cotton tissue - TPA. TPA was not subjected to chemical treatment, only by passing a mechanical washing process. The composite in its various configurations / formulations was characterized to determine its physical properties. The properties of the composite were higher viability resistance to bending, approaching the matrix and impact resistance, superiority in relation to the polyester resin. Another property that has shown good result compared to other composite has water absorption. Analyzing all the properties set the settings / formulations with higher viability were TA8 and TA10, by combining good processability and higher mechanical strength, with lower loss compared to polyester resin matrix. The composite showed lower mechanical behavior of the resin matrix for all the formulations studied except the impact resistance. The SEM showed a good adhesion between the layers of TPA and polyester resin matrix, without the presence of micro voids in the matrix confirming the efficient manufacturing process of the samples for characterization. The composite proposed proved to be viable for the fabrication of structures with low requests from mechanical stresses, and as demonstrated for the manufacture of solar and wind prototypes, and packaging, shelving, decorative items, crafts and shelves, with good visual appearance.

Obtenção e caracterização de um compósito polimérico de matriz poliéster e reforço/carga de tecido plano de algodão

He was obtained and studied the feasibility of using TPA (Tissue Cotton Plan) screen type, for bagging, with a weight of 207.9 g / m2 in a composite of orthophthalic crystal polyester resin matrix. The process for obtaining the composite was tested against the maximum number of layers that could be used without compromising the processability and manufacturing of CPs in compression mold. Five configurations / formulations were selected and tested at 1, 4, 8, 10 and 12 layers of cotton tissue - TPA. TPA was not subjected to chemical treatment, only by passing a mechanical washing process. The composite in its various configurations / formulations was characterized to determine its physical properties. The properties of the composite were higher viability resistance to bending, approaching the matrix and impact resistance, superiority in relation to the polyester resin. Another property that has shown good result compared to other composite has water absorption. Analyzing all the properties set the settings / formulations with higher viability were TA8 and TA10, by combining good processability and higher mechanical strength, with lower loss compared to polyester resin matrix. The composite showed lower mechanical behavior of the resin matrix for all the formulations studied except the impact resistance. The SEM showed a good adhesion between the layers of TPA and polyester resin matrix, without the presence of micro voids in the matrix confirming the efficient manufacturing process of the samples for characterization. The composite proposed proved to be viable for the fabrication of structures with low requests from mechanical stresses, and as demonstrated for the manufacture of solar and wind prototypes, and packaging, shelving, decorative items, crafts and shelves, with good visual appearance.

Novel surface-tethered estrogen polymeric platforms in cardiovascular regenerative medicine

L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.

Nanofabrication towards biophotonics

This thesis explores methods for fabrication of nanohole arrays, and their integration into a benchtop system for use as sensors or anti-counterfeit labels. Chapter 1 gives an introduction to plasmonics and more specifically nanohole arrays and how they have potential as label free sensors compared to the current biosensors on the market. Various fabrication methods are explored, including Focused Ion Beam, Electron Beam Lithography, Nanoimprint lithography, Template stripping and Phase Shift Lithography. Focused Ion Beam was chosen to fabricate the nanohole arrays due to its suitability for rapid prototyping and it’s relatively low cost. In chapter 2 the fabrication of nanohole arrays using FIB is described, and the samples characterised. The fabricated nanohole arrays are tested as bulk refractive index sensors, before a bioassay using whole molecule human IgG antibodies and antigen is developed and performed on the senor. In chapter 3 the fabricated sensors are integrated into a custom built system, capable of real time, multiplexed detection of biomolecules. Here, scFv antibodies of two biomolecules relevant to the detection of pancreatic cancer (C1q and C3) are attached to the nanohole arrays, and detection of their complementary proteins is demonstrated both in buffer (10 nM detection of C1q Ag) and human serum. Chapter 4 explores arrays of anisotropic (elliptical) nanoholes and shows how the shape anisotropy induces polarisation sensitive transmission spectra, in both simulations and fabricated arrays. The potential use of such samples as visible and NIR tag for anti-counterfeiting applications is demonstrated. Finally, chapter 5 gives a summary of the work completed and discusses potential future work in this area.

Micro-Fabricated Surface Trap and Cavity Integration for Trapped Ion Quantum Computing

Atomic ions trapped in micro-fabricated surface traps can be utilized as a physical platform with which to build a quantum computer. They possess many of the desirable qualities of such a device, including high fidelity state preparation and readout, universal logic gates, long coherence times, and can be readily entangled with each other through photonic interconnects. The use of optical cavities integrated with trapped ion qubits as a photonic interface presents the possibility for order of magnitude improvements in performance in several key areas of their use in quantum computation. The first part of this thesis describes the design and fabrication of a novel surface trap for integration with an optical cavity. The trap is custom made on a highly reflective mirror surface and includes the capability of moving the ion trap location along all three trap axes with nanometer scale precision. The second part of this thesis demonstrates the suitability of small micro-cavities formed from laser ablated fused silica substrates with radii of curvature in the 300-500 micron range for use with the mirror trap as part of an integrated ion trap cavity system. Quantum computing applications for such a system include dramatic improvements in the photonic entanglement rate up to 10 kHz, the qubit measurement time down to 1 microsecond, and the measurement error rates down to the 10e-5 range. The final part of this thesis details a performance simulator for exploring the physical resource requirements and performance demands to scale such a quantum computer to sizes capable of performing quantum algorithms beyond the limits of classical computation.

Electron beam lithography assisted high-resolution pattern generation

This thesis details the top-down fabrication of nanostructures on Si and Ge substrates by electron beam lithography (EBL). Various polymeric resist materials were used to create nanopatterns by EBL and Chapter 1 discusses the development characteristics of these resists. Chapter 3 describes the processing parameters, resolution and topographical and structural changes of a new EBL resist known as ‘SML’. A comparison between SML and the standard resists PMMA and ZEP520A was undertaken to determine the suitability of SML as an EBL resist. It was established that SML is capable of high-resolution patterning and showed good pattern transfer capabilities. Germanium is a desirable material for use in microelectronic applications due to a number of superior qualities over silicon. EBL patterning of Ge with high-resolution hydrogen silsesquioxane (HSQ) resist is however difficult due to the presence of native surface oxides. Thus, to combat this problem a new technique for passivating Ge surfaces prior to EBL processes is detailed in Chapter 4. The surface passivation was carried out using simple acids like citric acid and acetic acid. The acids were gentle on the surface and enabled the formation of high-resolution arrays of Ge nanowires using HSQ resist. Chapter 5 details the directed self-assembly (DSA) of block copolymers (BCPs) on EBL patterned Si and, for the very first time, Ge surfaces. DSA of BCPs on template substrates is a promising technology for high volume and cost effective nanofabrication. The BCP employed for this study was poly (styrene-b-ethylene oxide) and the substrates were pre-defined by HSQ templates produced by EBL. The DSA technique resulted into pattern rectification (ordering in BCP) and in pattern multiplication within smaller areas.

Novel surface-tethered estrogen polymeric platforms in cardiovascular regenerative medicine

L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.

High-Performance WSe2 CMOS Technology and Integrated Circuits.

Because of their extraordinary structural and electrical properties, two dimensional materials are currently being pursued for applications such as thin-film transistors and integrated circuit. One of the main challenges that still needs to be overcome for these applications is the fabrication of air-stable transistors with industry-compatible complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology. In this work, we experimentally demonstrate a novel high performance air-stable WSe2 CMOS technology with almost ideal voltage transfer characteristic, full logic swing and high noise margin with different supply voltages. More importantly, the inverter shows large voltage gain (~38) and small static power (Pico-Watts), paving the way for low power electronic system in 2D materials.

Graphene-MoS2 Hybrid Technology for Large-Scale Two-Dimensional Electronics

Two-dimensional (2D) materials have generated great interest in the last few years as a new toolbox for electronics. This family of materials includes, among others, metallic graphene, semiconducting transition metal dichalcogenides (such as MoS2) and insulating Boron Nitride. These materials and their heterostructures offer excellent mechanical flexibility, optical transparency and favorable transport properties for realizing electronic, sensing and optical systems on arbitrary surfaces. In this work, we develop several etch stop layer technologies that allow the fabrication of complex 2D devices and present for the first time the large scale integration of graphene with molybdenum disulfide (MoS2) , both grown using the fully scalable CVD technique. Transistor devices and logic circuits with MoS2 channel and graphene as contacts and interconnects are constructed and show high performances. In addition, the graphene/MoS2 heterojunction contact has been systematically compared with MoS2-metal junctions experimentally and studied using density functional theory. The tunability of the graphene work function significantly improves the ohmic contact to MoS2. These high-performance large-scale devices and circuits based on 2D heterostructure pave the way for practical flexible transparent electronics in the future. The authors acknowledge financial support from the Office of Naval Research (ONR) Young Investigator Program, the ONR GATE MURI program, and the Army Research Laboratory. This research has made use of the MI.

Laser IInduced Liinear and Nonlliinear Optiicall Studiies on Certaiin Metall Halliides and Tartrate Crystalls ffor Photoniic Applliicatiions

Nonlinear optics is a broad field of research and technology that encompasses subject matter in the field of Physics, Chemistry, and Engineering. It is the branch of Optics that describes the behavior of light in nonlinear media, that is, media in which the dielectric polarization P responds nonlinearly to the electric field E of the light. This nonlinearity is typically only observed at very high light intensities. This area has applications in all optical and electro optical devices used for communication, optical storage and optical computing. Many nonlinear optical effects have proved to be versatile probes for understanding basic and applied problems. Nonlinear optical devices use nonlinear dependence of refractive index or absorption coefficient on the applied field. These nonlinear optical devices are passive devices and are referred to as intelligent or smart materials owing to the fact that the sensing, processing and activating functions required for optical processes are inherent to them which are otherwise separate in dynamic devices.The large interest in nonlinear optical crystalline materials has been motivated by their potential use in the fabrication of all-optical photonic devices. Transparent crystalline materials can exhibit different kinds of optical nonlinearities which are associated with a nonlinear polarization. The choice of the most suitable crystal material for a given application is often far from trivial; it should involve the consideration of many aspects. A high nonlinearity for frequency conversion of ultra-short pulses does not help if the interaction length is strongly limited by a large group velocity mismatch and the low damage threshold limits the applicable optical intensities. Also, it can be highly desirable to use a crystal material which can be critically phasematched at room temperature. Among the different types of nonlinear crystals, metal halides and tartrates have attracted due to their importance in photonics. Metal halides like lead halides have drawn attention because they exhibit interesting features from the stand point of the electron-lattice interaction .These materials are important for their luminescent properties. Tartrate single crystals show many interesting physical properties such as ferroelectric, piezoelectric, dielectric and optical characteristics. They are used for nonlinear optical devices based on their optical transmission characteristics. Among the several tartrate compounds, Strontium tartrate, Calcium tartrate and Cadmium tartrate have received greater attention on account of their ferroelectric, nonlinear optical and spectral characteristics. The present thesis reports the linear and nonlinear aspects of these crystals and their potential applications in the field of photonics.

3D nanoimprint technology for NIR Fabry-Pérot filter arrays

Im Rahmen dieser Arbeit wird die Herstellung von miniaturisierten NIR-Spektrometern auf Basis von Fabry-Pérot (FP) Filter Arrays behandelt. Bisher ist die kostengünstige Strukturierung von homogenen und vertikal erweiterten Kavitäten für NIR FP-Filter mittels Nanoimprint Technologie noch nicht verfügbar, weil die Qualität der Schichten des Prägematerials unzureichend ist und die geringe Mobilität der Prägematerialien nicht ausreicht, um die vertikal erweiterten Kavitäten zu füllen. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Reduzierung des technischen Aufwands zur Herstellung von homogenen und vertikal erweiterten Kavitäten. Zur Strukturierung der Kavitäten wird ein großflächiger substratkonformer UV-Nanoimprint Prozess (SCIL - Substrate Conformal Imprint Lithoghaphy) verwendet, der auf einem Hybridstempel basiert und Vorteile von harten und weichen Stempeln vereint. Um die genannten Limitierungen zu beseitigen, werden alternative Designs der Kavitäten untersucht und ein neues Prägematerial eingesetzt. Drei Designlösungen zur Herstellung von homogenen und erweiterten Kavitäten werden untersucht und verglichen: (i) Das Aufbringen des Prägematerials mittel mehrfacher Rotationsbeschichtung, um eine höhere Schichtdicke des Prägematerials vor dem Prägeprozess zu erzeugen, (ii) die Verwendung einer hybriden Kavität bestehend aus einer strukturierten Schicht des Prägematerials eingebettet zwischen zwei Siliziumoxidschichten, um die Schichtdicke der organischen Kavität zu erweitern und (iii) die Optimierung des Prägeprozesses durch Verwendung eines neuen Prägematerials. Die mit diesen drei Ansätzen hergestellten FP-Filter Arrays zeigen, hohe Transmissionen (beste Transmission > 90%) und kleine Linienbreiten (Halbwertsbreiten <5 nm).

Análise microestrutural de misturas cerâmicas de grês porcelanato com adição de chamote de telhas cerâmicas

MELO, Maxymme Mendes de ; PINHEIRO, Andrea Santos ; NASCIMENTO, R. M. ; MARTINELLI, Antonio Eduardo ; DUTRA, Ricardo Peixoto Suassuna ; MELO, Marcus Antônio de Freitas . Análise microestrutural de misturas cerâmicas de grês Porcelanato com adição de chamote de telhas cerâmicas. Cerâmica (São Paulo. Impresso), v. 55, p. 356-364, 2009

Contact dermatitis from shoes: an update

Contact dermatitis is a common inflammatory skin condition characterized by erythematous and pruritic skin lesions that occur after contact with a foreign substance. There are two forms of contact dermatitis: irritant and allergic. Irritant contact dermatitis is caused by the non–immune-modulated irritation of the skin by a substance, leading to skin changes. Allergic contact dermatitis is a delayed hypersensitivity reaction in which a foreign substance comes into contact with the skin; skin changes occur after reexposure to the substance. A medical condition referred to as “shoe dermatitis” is a form of contact dermatitis caused by the contact of the foot with parts of the shoe due to these materials. Shoe dermatitis is a diagnostic and therapeutic challenge and is a common type of contact dermatitis. It is imperative the foot and ankle physician become familiar with recognizing signs and symptoms of shoe dermatitis so that their patients can be accurately diagnosis and appropriately treated to avoid secondary infections and disability. This review will first present causative factors for the etiology of shoe contact dermatitis supported by clinical-based evidence as found in the medical literature. Secondly, a description of the signs and symptoms of shoe contact dermatitis will be presented in a narrative fashion. Finally, both treatment options and preventative measures to avoid shoe.

PEDOT:PSS thin films: Applications in Bioelectronics

Owing to their capability of merging the properties of metals and conventional polymers, Conducting Polymers (CPs) are a unique class of carbon-based materials capable of conducting electrical current. A conjugated backbone is the hallmark of CPs, which can readily undergo reversible doping to different extents, thus achieving a wide range of electrical conductivities, while maintaining mechanical flexibility, transparency and high thermal stability. Thanks to these inherent versatility and attracting properties, from their discovery CPs have experienced incessant widespread in a great plethora of research fields, ranging from energy storage to healthcare, also encouraging the spring and growth of new scientific areas with highly innovative content. Nowadays, Bioelectronics stands out as one of the most promising research fields, dealing with the mutual interplay between biology and electronics. Among CPs, the polyelectrolyte complex poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), especially in the form of thin films, has been emphasized as ideal platform for bioelectronic applications. Indeed, in the last two decades PEDOT:PSS has played a key role in the sensing of bioanalytes and living cells interfacing and monitoring. In the present work, development and characterization of two kinds of PEDOT:PSS-based devices for applications in Bioelectronics are discussed in detail. In particular, a low-cost amperometric sensor for the selective detection of Dopamine in a ternary mixture was optimized, taking advantage of the electrocatalytic and antifouling properties that render PEDOT:PSS thin films appealing tools for electrochemical sensing of bioanalytes. Moreover, the potentialities of this material to interact with live cells were explored through the fabrication of a microfluidic trapping device for electrical monitoring of 3D spheroids using an impedance-based approach.

Développement de procédés technologiques pour une intégration 3D monolithique de dispositifs nanoélectroniques sur CMOS

Résumé : Le transistor monoélectronique (SET) est un dispositif nanoélectronique très attractif à cause de son ultra-basse consommation d’énergie et sa forte densité d’intégration, mais il n’a pas les capacités suffisantes pour pouvoir remplacer complètement la technologie CMOS. Cependant, la combinaison de la technologie SET avec celle du CMOS est une voie intéressante puisqu’elle permet de profiter des forces de chacune, afin d’obtenir des circuits avec des fonctionnalités additionnelles et uniques. Cette thèse porte sur l’intégration 3D monolithique de nanodispositifs dans le back-end-of-line (BEOL) d’une puce CMOS. Cette approche permet d’obtenir des circuits hybrides et de donner une valeur ajoutée aux puces CMOS actuelles sans altérer le procédé de fabrication du niveau des transistors MOS. L’étude se base sur le procédé nanodamascène classique développé à l’UdeS qui a permis la fabrication de dispositifs nanoélectroniques sur un substrat de SiO2. Ce document présente les travaux réalisés sur l’optimisation du procédé de fabrication nanodamascène, afin de le rendre compatible avec le BEOL de circuits CMOS. Des procédés de gravure plasma adaptés à la fabrication de nanostructures métalliques et diélectriques sont ainsi développés. Le nouveau procédé nanodamascène inverse a permis de fabriquer des jonctions MIM et des SET métalliques sur une couche de SiO2. Les caractérisations électriques de MIM et de SET formés avec des jonctions TiN/Al2O3 ont permis de démontrer la présence de pièges dans les jonctions et la fonctionnalité d’un SET à basse température (1,5 K). Le transfert de ce procédé sur CMOS et le procédé d’interconnexions verticales sont aussi développés par la suite. Finalement, un circuit 3D composé d’un nanofil de titane connecté verticalement à un transistor MOS est réalisé et caractérisé avec succès. Les résultats obtenus lors de cette thèse permettent de valider la possibilité de co-intégrer verticalement des dispositifs nanoélectroniques avec une technologie CMOS, en utilisant un procédé de fabrication compatible.