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Se consideran en esta tesis los procesos de simple y doble captura electrónica, en colisiones atómicas a energías altas e intermedias. En lo que respecta a la simple captura, la idea es encontrar un método teórico apropiado para describir las colisiones asimétricas, cuando la carga de uno de los núcleos es mucho mayor que la del otro. Para ello se examina un modelo unidimensional de colisión con tres seudo-partículas, que simulan un núcleo proyectil, un núcleo blanco, y un electrón activo. En este modelo se analiza la probabilidad de captura en función de la velocidad del proyectil y de la fuerza del núcleo blanco. Se evaluan diez aproximaciones teóricas: cuatro aproximaciones de Born de segundo orden basadas en diferentes funciones de Green, una expresión fraccional de Schwinger, y cinco métodos de onda distorsionada; y se comparan los resultados con los valores exactos. Para sistemas simétricos, la aproximación de onda distorsionada del continuo provee buenos resultados, mientras que para los casos asimétricos la aproximación impulsiva semigeneralizada presenta el mejor comportamiento cuando la fuerza del núcleo blanco aumenta. Como una consecuencia del análisis de los métodos teóricos en el modelo unidimensional, se elige la aproximación eikonal impulsiva para calcular los procesos de simple captura electrónica en colisiones de protones sobre diferentes blancos. Se presentan secciones eficaces totales para una gran variedad de sistemas, que van desde el sistema asimétrico p-Ar hasta el sistema simétrico p-H. Se evaluan también parámetros relacionados con la matriz densidad para las colisiones p-H y p-He, y se comparan los resultados con los experimentos y con otros valores teóricos. Se concluye que la aproximación eikonal impulsiva puede ser usada con confianza para tratar colisiones asimétricas en los regímenes de energías intermedias y altas, y colisiones simétricas a altas energías de impacto. Se investigan también, en distintas aproximaciones aplicadas a procesos de simple captura, las contribuciones de las tranformadas de Fourier de las correspondientes funciones de Green (llamadas propagadores), considerando en especial los términos off- shell y su continuidad alrededor del límite on-shell; y se encuentra que la aproximación eikonal impulsiva presenta una contribución lineal off-shell. Para estudiar la doble captura electrónica por impacto de proyectiles pesados sobre átomos similares al helio, se presenta en esta tesis un modelo de dos electrones que considera el proceso como una colisión en dos pasos. En el marco del formalismo de onda distorsionada, este modelo de colisión esta relacionado al segundo orden con un operador de Green que representa un electrón en cada centro, y después de ciertas aproximaciones adicionales conduce al modelo de electrón independiente. Se usa, en particular, la aproximación impulsiva para evaluar las matrices de transición de simple captura involucradas, y la repulsión electrónica se incluye como una perturbación dinámica en primer orden. Se calcula con este modelo la transición 1S2 —> 1S2 en la colisión He++ — He, utilizando una función de onda de interacción de configuraciones para describir el estado fundamental del Helio. Las diferencias entre estos resultados y los obtenidos utilizando una función de onda de Hartree-Fock para representar el estado fundamental son despreciables, por lo cual, la captura a estados simplemente excitados para el mismo sistema se evalua empleando funciones de onda de Hartree-Fock y variacionales. También se estudia la doble captura electrónica en colisiones de iones múltiplemente cargados sobre helio, y se evaluan secciones eficaces diferenciales para el sistema He++ — He, siendo los resultados comparados con los datos experimentales disponibles. La teoría produce en todos los casos un muy buen acuerdo con los experimentos.

Se han estudiado las características estadísticas de campos de radiación acústica de 1,0 KHz y 1,5 KHz dispersados por superficies aleatoriamente rugosas. Las cantidades investigadas son: coherencia, intensidad total, coeficiente de dispersión, correlaciones espaciales y fluctuaciones de fase para la dirección especular y fuera de esta. Esto fue realizado mediante simulación numérica y por lo tanto técnicas para simular superficies rugosas con espectro direccional de potencia específico y la dispersión de ondas por las mismas fueran desarrolladas. La superficie fue generada usando una extensión a dos dimensiones de la teoría de filtros (sistemas lineales). Debido a que posee una estadística relativamente bien definida, la superficie del mar con un espectro direccional de Neumann correspondiente a una velocidad de viento de 5 m/seg fue modelada en este trabajo. La superficie fue verificada mediante la función de autocovarianza y la varianza. Su comportamiento coincide con el esperado. La dispersión fue simulada formando facetas en la superficie, aplicando las leyes de la reflexión en cada faceta, y acumulando rayos con la debida consideración a las fases y geometría del frente de onda, en un arreglo de receptores que simulan sesenta y tres transductores omnidireccionales. Se trabajó en las aproximaciones de Kirchhoff y Fresnel, [Este trabajo ha sido presentado en el 82° reunión de la Acoustical Society of America, realizada en Denver, Colorado, en Octubre de 1971.] y se ignoraron reflexiones múltiples. Los valores expresados de las cantidades deseadas fueron calculados como promedios sobre ensambles de treinta muestras. Se da en este trabajo una definición del grado de coherencia de una onda acústica dispersada por una superficie rugosa aleatoriamente variable como un caso especial de la definición normal [M. Born y E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon, London, 1959), p. 498]. Esto se consigue correlacionando la señal en el punto campo dispersada por la superficie rugosa y la señal que estaría presente si la superficie fuera suave. Esto lleva a una interpretación de la coherencia intrínsecamente asociada con la superficie. La coherencia así definida fue medida para las dos frecuencias, el máximo grado de coherencia fue encontrado para la dirección especular, 0,73 para 1,0 KHz y 0,61 para 1,5 KHz. Se encontró un máximo de intensidad total en la dirección especular. El coeficiente de dispersión, calculado en primera aproximación, presenta un máximo en la dirección especular, -3,32 db (1,0 KHz) y —4,59 db (1,5 KHz), decreciendo hacia los bordes del cuadro receptor. Se midieron las correlaciones espaciales vertical y horizontal respecto al receptor especular; para el caso vertical se observaron longitudes de correlación de 19 m (1,0 KHz) y 14 m (1,5 KHz) y en el caso horizontal la longitud de correlación excede las dimensiones del cuadro receptor para ambas frecuencias. Se calcularon además las fluctuaciones de fase; los resultados muestran un mínimo en la dirección especular, 59 % (1,0 KHz) y 98 % (1,5 KHz). Dichos valores coinciden con los obtenidos en trabajos previos. Como estudio complementario se realizó un análisis del campo dispersado incoherente obtenido cuando se ilumina la superficie con ondas planas de alta frecuencia, en direcciones distintas a la del viento. Se encontró una definida relación entre la distribución angular de la dispersión y el ángulo de iluminación.

Tesis (Doctor en Astronomia)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2009.

En esta tesis se estudian algunos aspectos de la interacción de láser de femto-segundos con cristales de niobato de litio aplicada a la fabricación de guías de onda. Se analizan los campos de deformaciones residuales de la interacción que permiten generar estas guías de onda. Los principales métodos experimentales de caracterización utilizados en este análisis son: mapeos espectroscópicos μ-Raman y medidas de campo cercano de modos guiados. Las medidas experimentales se ajustaron y/ó compararon con resultados de un modelo numérico que representa una expansión arbitraria de una elipse en el seno de un material elástico. A partir de este proceso, fue posible encontrar interesantes resultados relacionados con las características de la expansión producida por la interacción. El modelo numérico utilizado se generó en entorno MATLAB y resuelve tanto el problema elástico bidimensional para una expansión arbitraria, como así también, los modos guiados originados por su deformación residual. A su vez, se presentó y aplicó un método denominado “directo” que permite obtener el campo de índice de refracción aproximado a partir de mapas μ-Raman, en guías de onda originadas por deformaciones. Este método no requiere un modelo numérico ni iteraciones. En el presente trabajo de tesis se profundiza sobre el origen de guías de onda fabricadas con láser de femtosegundos, evaluando, a su vez, distintos métodos para estudiar los campos de deformaciones y de índice de refracción. Esto tiene potencial aplicación en el diseño de dispositivos fotónicos, como así también, en el estudio del comportamiento mecánico de materiales ópticos.

La Enfermedad de Parkinson (EP) es el desorden neurodegenerativo motor más frecuente, caracterizado por la presencia de agregados proteicos amiloideos intra y extraneuronales conocidos como Cuerpos de Lewy (CL). El principal componente de estas estructuras es alfa-sinucleína (AS), una proteína presináptica de 140 aminoácidos abundante en células dopaminérgicas del cerebro aunque su función fisiológica permanece aún desconocida. En su forma libre nativa AS carece de una estructura secundaria definida pudiendo adoptar múltiples conformaciones en solución y en asociación con otras proteínas y membranas. Se cree que los CL y las fibras amiloides maduras (mafs) son el resultado de un proceso de mal plegamiento, auto-ensamblado y asociación de AS y que posiblemente sirven como mecanismos de protección para la célula, a través de la redistribución en la población de las especies tóxicas intermediarias solubles asociadas a etapas tempranas. Estudio in vitro de las especies y procesos involucrados en la agregación de AS brindan la posibilidad de entender los mecanismos subyacentes en EP. El diseño de nuevas formas de detección de las especies intervinientes en el proceso de agregación y el estudio de los mecanismos de formación de dichos intermediarios tempranos poseen una alta importancia. En esta tesis, se sintetizaron sondas fluorescentes sensibles a cambios en la polaridad de su microentorno que permiten monitorear el proceso de auto-ensamblado y asociación de AS marcada covalentemente con estos compuestos. Dichas sondas demuestran una muy alta sensibilidad al proceso en estudio, proveyendo una novedosa metodología de monitoreo en continuo con la mínima perturbación del sistema. Diversas sondas fueron sintetizadas basándose en la familia de las 3-hidroxicromonas (3HC), compuestos altamente sensibles a los cambios de polaridad de su entorno. Su particular estructura química posibilita el fenómeno conocido como ESIPT (‘Excited State Intramolecular Proton Transfer o Transferencia Protónica Intramolecular en el Estado Excitado’). En ESIPT se produce una transferencia protónica intramolecular en el estado excitado obteniendo dos formas excitadas cada una con un nivel de energía distinto. Con lo cual estos compuestos fluorescentes ESIPT presentan dos bandas de emisión en lugar de una sola. La posición, intensidad y relación entre las bandas de emisión se modifican de acuerdo a los cambios en la polaridad, formación de enlaces por puentes de hidrógeno, y acidez/basicidad del microentorno de la sonda. Las nuevas sondas 3HC sintetizadas resultaron reporteros muy versátiles para el proceso de agregación de AS, particularmente sensibles a las etapas tempranas a cuyos agregados de AS se les adjudica la mayor citotoxicidad. La combinación de distintas sondas de polaridad han permitido obtener datos experimentales acerca de la formación y desaparición de intermediarios pre-amiloideos transientes. Las curvas de agregación obtenidas y sus cambios espectroscópicos fueron complementadas con un análisis por Microscopia de Fuerza Atómica (AFM). Mediante un estudio sistemático por AFM se lograron identificar las diferentes especies provenientes del proceso de autoensamblado de AS, donde cada una de las especies fue caracterizada y catalogada. Estudios a diferentes temperaturas permitieron evaluar su influencia en la cinética y termodinámica del proceso de agregación. Incubaciones a baja temperatura (4°C) permitieron definir un mínimo local de energía en la coordenada de la agregación, revelando una novedosa especie supramolecular (la "acuna") que muestra indicios de estar directamente involucrada en el paso clave de la formación de estructuras fibrilares. Estudios preliminares sobre células SH-SY5Y en cultivo dan indicios de que las acunas son citotóxicas. A través de la Crio-Microscopía de Transmisión Electrónica (Cryo-ET) se obtuvo información estructural con resolución sub-nm de esta novedosa especie supramolecular. Los estudios dieron lugar a la formulación de un nuevo esquema secuencial de agregación (SAS) para AS, basándose en conceptos de química coloidal, de polímeros y supramolecular. SAS distingue 3 etapas de la agregación: molecular, coloidal y fibrilar, en función de las estructuras halladas, su orden secuencial lineal y orquestado de interconversión, su presencia transiente (aparición y desaparición) y morfología característica. Además, SAS distingue etapas exergónicas y endotérmicas del proceso global, señalando un mínimo local de energía correspondiente con la formación de la acuna. Se prevé que este modelo pudiera ser útil no sólo para AS sino para otras proteínas amiloideas “intrínsicamente desordenadas” asociadas a enfermedades neurodegenerativas similares, abriendo la posibilidad de la existencia de un mecanismo común y unificado. Esta tesis doctoral involucra un estudio desde lo sintético orgánico y la biofísica estructural, utilizando microscopias de alta resolución y herramientas fluorescentes avocadas al estudio y la descripción del proceso integro de agregación de AS, obteniendo nuevos datos relevantes al área que son interesantes de continuar y ser explorados por el aporte que puedan rendir en el contexto biomédico.

El estudio de procesos dinámicos en sistemas con topologías complejas es un tema de gran interés actual, debido a sus aplicaciones en diversos campos de la ciencia. En particular, los procesos de contacto que surgen de la interacción entre las unidades de un sistema han sido utilizados con gran éxito para modelar diversos fenómenos en el campo de la física. Nosotros nos centraremos en estos procesos aplicados a fenómenos sociales como la formación de opiniones y la propagación de enfermedades en redes bidimensionales y redes complejas múltiples, a partir de simulaciones computacionales y algunas descripciones teóricas. En el primer capítulo se describen los modelos de partículas interactuantes en la Física Social que constituyen las dinámicas fundamentales utilizadas en este trabajo. En el segundo capítulo estudiamos un modelo de dinámica de opiniones que explora la competencia entre la persuasión y el compromiso en una población de individuos que interactúan en una red cuadrada bidimensional. Esta competencia es modulada por una variable r para la cual el sistema tiene comportamientos bien diferenciados: centralización y bipolarización. En el tercer capítulo analizamos la interacción entre dos procesos diferentes, la formación de opiniones y la propagación de una enfermedad en una población de individuos utilizando una red compleja de múltiples capas, donde estas se acoplan a través de sus enlaces. Ambas dinámicas se ven modificadas por la presencia del acoplamiento, cambiando el tipo de transición de fase sana-endémica y la naturaleza del consenso. En el cuarto capítulo describimos otro modelo sobre redes múltiples: la diseminación de una epidemia y la divulgación de la información sobre el conocimiento de esa enfermedad y sus métodos de prevención. Encontramos que la velocidad de propagación de la información no siempre reduce el brote de la epidemia. Por último presentamos las conclusiones generales y las perspectivas de este trabajo.