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Efectos de Fuerzas Moleculares sobre Gotas Estáticas y Flujos Termocapilares presenta un estudio de películas liquidas delgadas depositadas sobre un sustrato solido. En particular, el presente trabajo tiene como objetivo principal describir y analizar el efecto de la interacción molecular existente entre las moléculas del sólido y el líquido, la cual tiene una importante relevancia cuando los espesores de las películas de fluidos son suficientemente delgadas, de escala microscópica. El resultado de la interacción de van der Waals entre las moléculas de las distintas fases se representa mediante los denominados disjoining pressure, cuya dependencia con el espesor del film involucra la competición de dos fuerzas antagónicas. En este sentido, la presente Tesis Doctoral pretende contribuir en particular a situaciones estáticas y dinámicas que involucren gotas, analizando dos tipos de interacciones moleculares utilizadas para modelar líquidos polares y no polares. En situaciones estáticas, se describe el perfil de alturas de la gota y se analizan sus parámetros característicos, tales como el ángulo de contacto, la altura máxima y el área transversal. Para el tipo de interacción molecular analizada, las gotas pueden desarrollar un film de unos pocos nanómetros de espesor que premoja al sustrato. Se presentan soluciones analíticas que describen la morfología de la gota desde la zona nanoscopica hasta la macroscópica. Se plantean diferentes escenarios como, por ejemplo, el de una gota sobre un sustrato idealmente infinito y que esta premojado por una película de espesor molecular, o el de gotas confinadas. Se realiza un completo análisis de la ecuación diferencial que gobierna la forma de las películas liquidas, y se encuentra que el fluido solo se puede distribuir siguiendo cinco únicos patrones posibles. En situaciones dinámicas, se estudia el efecto molecular sobre el flujo de gotas movilizadas por un esfuerzo de corte de origen térmico. Este esfuerzo conocido como efecto Marangoni, se basa en la dependencia que presenta la tensión superficial con la temperatura. Se analizan dos situaciones particulares: (a) el caso de gotas bidimensional motorizadas por gradientes térmicos constantes, y (b) el caso tridimensional, donde las gotas migran producto de gradientes térmicos no constantes.

La siembra de alfalfa (Medicago sativa L.)se caracteriza por presentar un arreglo espacial rectangular, i.e. mayor distancia entre hileras que entre plantas dentro de la hilera. Si se acercan las hileras de siembra se genera un arreglo espacial más cuadrado que podría influir sobre la competencia intra-específica y el aprovechamiento de los recursos, especialmente radiación. El objetivo de esta tesis fue: estudiar el efecto de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y la captura y eficiencia en el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa. Se realizaron dos experimentos evaluando distancias entre hileras a la siembra en cultivos puros de alfalfa. El primero experimento fue de largo plazo y se evaluó el efecto de la distancia sobre variables productivas en dos cultivares con distinto reposo invernal (Monarca y Victoria)bajo una misma densidad de siembra. En el segundo experimento se estudió el efecto de la distancia entre hileras a la siembra, bajo una misma densidad de plantas establecida por raleo, sobre variables productivas y ecofisiológicas en un cultivo de alfalfa (Monarca)durante el primer año de producción. En ambos experimentos la producción de biomasa aérea se favoreció por los arreglos espaciales más cuadrados (p menor a 0,05)hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm. Adicionalmente, se observó que en distancias cercanas hubo mayor densidad de plantas (p menor a 0,01). Las respuestas en producción de biomasa al reducir la distancia entre hileras a la siembra estuvieron determinadas por el aumento lineal en la intercepción de radiación (p menor a 0,0001)y por un patrón de tipo óptimo en la eficiencia de uso de la radiación (p menor a 0,01). Se concluye que la reducción en la distancia entre hileras a la siembra hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm, es una práctica agronómica que permite establecer un arreglo espacial más favorable del cultivo de alfalfa que impacta sobre la producción de forraje.

En este trabajo hemos estudiado los efectos de la interacción electrón-electrón y campos magnéticos en gases cuasi-bidimensionales de electrones (q2DEGs). Para estos sistemas, con un campo magnético aplicado en la dirección de cuantización, se estudiaron los efectos de las interacciones electrónicas en el régimen del efecto Hall cuántico entero. En una primera etapa, se usó la aproximación de Hartree-Fock variacional para estudiar los posibles cruces de niveles de Landau en un sistema de tres láminas semiconductoras acopladas. A partir de este estudio se determinó en que situaciones los niveles de Landau se ¨anti-cruzan¨ (estados ¨easy-axis¨) o se mezclan (estados ¨easy-plane¨), al coincidir sus energías con el potencial químico µ. Se demuestra que este comportamiento es una consecuencia de la competencia entre las interacciones de Hartree e intercambio. Para el estudio de los q2DEGs dentro del marco de la teoría de funcional densidad (DFT), se desarrolló el formalismo de intercambio exacto para estos sistemas con campo magnético aplicado. Se obtuvo un funcional para la energía de intercambio que se minimiza de manera no analítica en los valores enteros del factor de llenado ν. Se encontró una solución analítica para el potencial de intercambio exacto en el régimen de una subbanda ocupada. Este potencial presenta discontinuidades en los valores entero de ν, que pueden ser inducidas incluso a densidad constante, variando el campo magnético. Estos funcionales de intercambio exacto presentan notables diferencias con los correspondientes en la aproximación de densidad local. Por último, dentro de la DFT, utilizando el esquema de Kohn-Sham (KS) y respuesta lineal se calculó la resistividad longitudinal ρxx para dos sistemas de interés desde el punto de vista experimental. Se evidenció en los cálculos la importancia de las interacciones, principalmente en las regiones donde se cruzan varios niveles de Landau. Los resultados obtenidos son bastante cercanos a los experimentos.

Recientemente [1], se ha encontrado que, al dopar un óxido nitrogenoide de hierro (“iron pnictide”) de fórmula ReFeAsO (Re: tierras raras) tanto con huecos como con electrones, reemplazando parcialmente el oxígeno [2] o la tierra rara, este presenta un estado superconductor con altas temperaturas [3]. De esta manera, estos compuestos conforman una nueva clase de superconductores de alta temperatura crítica (Tc). Estudios adicionales mostraron la existencia de otras familias de nitrogenoides de hierro superconductores, como AeFe2As2 (Ae: Ca, Sr, Ba) y AFeAs (A: Li, Na) y de una nueva familia llamada calcogenuros de hierro (“iron chalcogenide”), dadas por el compuesto FeSe/Te, cuya familia más conocida es FeTe1-xSex [4]. Estos compuestos tienen la estructura más sencilla entre los superconductores basados en hierro, debido a que están conformados sólo por capas de Fe y Se/Te. En cuanto al mecanismo de la superconductividad en los ya conocidos cupratos superconductores de alta temperatura crítica (SATC), existen muchas nuevas teorías pero ningún consenso al respecto, por lo que los nuevos SATC de arseniuro o calcogenuro de hierro podrían acercar nuevos enfoques que ayuden a entender aspectos adicionales de la superconductividad en los cupratos, o bien a develar un nuevo tipo de superconductividad. Es en esta línea de pensamiento que esta Tesis doctoral se enfocó, buscando introducir deformaciones estructurales en calcogenuros superconductores con el fin de modificar la aparición del estado superconductor como las propiedades del estado normal, y discriminar así cuáles son los parámetros relevantes que debieran ser tenidos en cuenta para la formulación de una teoría sobre el estado superconductor en estos materiales. Esto se llevó a cabo mediante dos estrategias: * En la primera se modificó el dopaje “x” en la familia FeTe1-xSex (FTSe), con 0≤x≤1 y adicionalmente se incorporaron otros elementos químicos que deforman la estructura, utilizando el azufre (S) que tiene un radio iónico mucho menor que el teluro (Te) y el selenio (Se). De esta forma, se sintetizaron muestras cerámicas y en algunos casos monocristalinas de la familia FTSe así como de una nueva familia de superconductores FeTe1-x-ySexSy (FTSeS). Posteriormente, se realizaron las caracterizaciones estructurales mediante el uso de diferentes técnicas (EDX, SEM y difracción de Rayos X) y se estudiaron las propiedades eléctricas, magnéticas y superconductoras de ambas familias, buscando establecer correlaciones entre las mismas. En particular, en el caso de la familia FTSeS, se realizó el estudio de la influencia del desorden estructural producido al incorporar en el sitio del calcógeno átomos con distintos radios iónicos, pero sin modificar el nivel de dopaje del material. Se observó que el desorden tenía una clara influencia en las propiedades del transporte eléctrico y en el estado superconductor. * La segunda estrategia consistió en producir modificaciones estructurales sin introducir cambios químicos, mediante la aplicación de presiones externas. Para ello, en el caso específico de la familia FTSe, se enfocó el estudio de la resistividad en un rango de temperaturas de 4 K a 300 K y bajo presiones de hasta 15 GPa, analizando particularmente el comportamiento de la Tc con la presión externa aplicada. Se observó que en las muestras que componen este sistema, la Tc alcanza un máximo en una cierta presión y luego se deprime. Sorprendentemente, para una de las muestras se logró medir la reemergencia de la fase superconductora. Estos resultados se interpretaron gracias a un modelo fenomenológico que permitió relacionar la Tc con las propiedades estructurales de las muestras. El modelo permite predecir la evolución de ciertos parámetros estructurales (como el ángulo entre ligaduras y la distancia al anión) cuando se aplican altas presiones, y correlacionarlos con las propiedades superconductoras, a partir de un nuevo parámetro de control, dependiente de la regularidad de los octaedros Fe-calcógeno que conforman la estructura, y cuyo origen microscópico está aún en discusión. Para ahondar en el estudio del diagrama de fases de la familia FTSe, se analizaron las propiedades de transporte en todo el rango de temperatura al variar la presión aplicada, poniéndose en evidencia la aparición de regiones del tipo líquido de Fermi y no-líquido de Fermi asociadas a la evolución de las interacciones electrónicas en un entorno de fluctuaciones magnéticas. Para el rango de presiones donde se obtiene la Tc máxima, se observaron evidencias de la proximidad de un punto crítico cuántico. Adicionalmente, se extendió el estudio del transporte eléctrico bajo presión al calcogenuro superconductor GaTa4Se8 (GTS). Este compuesto es uno de los ejemplos más sencillos de aislante de Mott, cuyas fuertes correlaciones electrónicas determinan su baja conductividad. En particular el estudio se centró en develar las características de la transición metal-aislante del GTS, que puede inducirse bajo presión. Estudios teóricos de los años ‘90 habían predicho que esta transición, para un aislante de Mott, debía ser de primer orden, pero hasta la fecha no se había podido encontrar un sistema que la mostrara claramente. De esta forma, se estudió la dependencia de la resistividad con la temperatura bajo presión, observando la fase aislante/metálica para presiones por debajo/arriba de una cierta presión crítica (3.5 GPa), determinándose, por primera vez, su condición de transición de primer orden, manifestada por una histéresis en la resistencia en un cierto rango de temperatura y presión. Finalmente, en cuanto a desarrollos experimentales, con el fin de poder realizar estudios de propiedades magnéticas bajo presión en un rango de 2 K a 300 K, aplicando campos magnéticos de hasta 7 T, se diseñó y construyó una celda de presión hidrostática que fuera compatible con el entorno experimental que provee un magnetómetro de tipo SQUID. En forma preliminar, se lograron medir las transiciones superconductoras de algunos materiales (Pb, Nb0.4Zr0.6, Hg1223) con señales magnéticas bajas, del orden de los 10-5 emu, y cuya evolución con la presión indicó la obtención de presiones del orden de 2 GPa.

Las respuestas de los componentes del rendimiento y de la calidad del aceite a la temperatura aún no han sido estudiadas en olivo ni en otras oleaginosas que acumulan aceite principalmente en mesocarpo (cerca de 95 por ciento del total en el caso de olivo). La información disponible en olivo se basa en correlaciones ligadas a variaciones en ubicación geográfica, altitud y años en los que pudieron covariar con la temperatura otros factores (radiación, disponibilidad hídrica, nutrición, etc). El objetivo de esta tesis fue evaluar el rol de la temperatura durante el crecimiento de frutos de olivo sobre el peso seco de los mismos, su contenido y concentración de aceite y las proporciones de ácidos grasos del aceite. Se realizaron experimentos manipulativos aplicados a ramas fructíferas creciendo a campo, utilizando cámaras transparentes con control y registro de temperatura. Los rangos de temperaturas medias alcanzados (entre 15-32 ºC) fueron mucho mayores a los rangos de 1 y 4 ºC logrados en estudios correlativos y permitieron generar relaciones funcionales para el peso seco del fruto, su concentración de aceite, y la proporción de ácidos grasos en el aceite. El contraste entre aplicaciones de temperaturas mayores o menores al ambiente durante períodos largos (114 días) y cortos (30 días) demostraron que tanto la proporción de aceite del fruto como la de ácido oleico en el aceite de fruto entero (mesocarpo + semilla) disminuye al aumentar la temperatura. Si bien en ambas estructuras del fruto la temperatura tuvo un efecto negativo sobre la concentración de aceite, las respuestas a la temperatura de la proporción de ácidos grasos de la semilla y el mesocarpo, medidos en forma separada, difirieron entre sí. Los patrones de respuesta de las proporciones de ácidos grasos en el aceite de semilla mostraron similitudes con las conocidas para especies oleaginosas de semilla como girasol. Por contraste, en el aceite de mesocarpo de olivo la proporción de ácido oleico disminuyó con el aumento de la temperatura, patrón opuesto a lo manifestado en semillas de olivo y en las de oleaginosas anuales. En esta tesis también se evaluó el efecto de la temperatura mínima nocturna sobre el crecimiento de los frutos y la calidad del aceite. Los resultados sugieren que la temperatura mínima nocturna y la amplitud térmica diarias son las dimensiones del régimen térmico diario con los que mejor se asociaron los cambios en el peso seco del fruto, la proporción de aceite y las proporciones de ácidos grasos en el mismo. Los resultados de esta tesis sirven para guiar la selección de sitios de plantación de nuevos olivares basados en los registros térmicos zonales, y para explicar los desajustes de la proporción de ácidos grasos del aceite de oliva producido en el NOA y la normativa del Consejo Oleícola Internacional (COI). Las relaciones funcionales entre las variables respuesta y la temperatura definidas podrán incorporarse en modelos de simulación del rendimiento y calidad que se desarrollen en el futuro. Tomados en conjunto con la tendencia al aumento de la temperatura, producto del calentamiento global, los resultados permitirán estimar la magnitud de los impactos negativos que podrían afectar el rendimiento del cultivo y la calidad del aceite.

En este trabajo de tesis se emplearon herramientas de simulación molecular clásica junto con distintas estrategias de síntesis y caracterización para explorar la relación entre nanoconfinamiento y propiedades de agua en materiales mesoporosos. Los óxidos mesoporosos son materiales que presentan poros monodispersos (2-50 nm) altamente ordenados y de elevada área específica (100-1000 m2/g). La precisión con que pueden controlarse las dimensiones, la interconectividad y la morfología de los poros en la escala nanométrica, da lugar a propiedades sumamente particulares, de interés en multitud de aplicaciones tecnológicas: (foto)catálisis, sorción, sensores, biomateriales, involucrando casi todas ellas la inteacción con H2O. En base a ello, se decidió investigar los aspectos físico-químicos del agua confinada en estos entornos, haciendo foco en fenómenos de equilibrio de fase (equilibrio líquido-vapor y sólido-líquido), estructura y transporte. Además de la motiva- ción tecnológica, estos sistemas son de interés desde el punto de vista fundamental, pues ofrecen un modelo donde estudiar los efectos del confinamiento en la nanoescala. Se emplearon en primer lugar herramientas de simulación molecular de distinta escala (Dinámica Molecular atomística y coarse-grained), caracterizando el comportamiento de agua confinada en matrices porosas de 1-8 nm de diámetro. De esta manera, fue posible describir, desde una perspectiva molecular, la estructura y dinámica del agua, sus propiedades ópticas, así como los diferentes mecanismos de llenado de los nanoporos y los fenómenos de histéresis. También se logró una descripción microscópica del equilibrio sólido-líquido en estos entornos altamente confinados. Se estudió la incidencia del radio del poro, la filicidad y la rugosidad de las paredes sobre los fenómenos mencionados y en particular sobre las isotermas de sorción. Asimismo, se recurrió a un esquema experimental para complementar los resultados computacionales. Los óxidos mesoporosos se sintetizaron en forma de películas delgadas y xerogeles mediante estrategias de síntesis sol-gel y procesos de autoensamblado inducido por evaporación, que combinan la polimerización del óxido inorgánico junto con el autoensamblado de moléculas anfifílicas, que actúan como agentes moldeantes del arreglo poroso. Para la caracterización estructural de los sistemas sintetizados se utilizaron diver- sas técnicas: TEM, SEM, SAXS-2D, GISAXS, XRR, WAXRD. Las propiedades de sorción de agua en mesoporos fueron investigadas en películas delgadas obtenidas por spin y dip coating, mediante Porosimetría Elipsométrica Ambiental y XRR. El aporte original de esta tesis reside en la complementación de técnicas experimentales avanzadas con herramientas de simulación computacional para atender cuestiones de gran interés para la comunidad experimental pero de difícil elucidación dadas las limitaciones de resolución espacio-temporales de las técnicas actuales. Esta estrategia dual constituye una vía extremadamente poderosa para la descripción de fenómenos físicos y químicos en estos sistemas.

En esta Tesis, se estudian desde el punto de vista observacional algunos de los efectos que producen sobre el medio interestelar las ondas de choque asociadas con estrellas de gran masa en diferentes etapas de su vida. Se investiga la interacción de regiones HII, burbujas interestelares y remanentes de supernova con el entorno y se analiza la actividad de formación estelar en sus alrededores con el objetivo de establecer si son agentes disparadores del nacimiento de estrellas nuevas. A partir del estudio de la distribución del gas molecular alrededor de los remanentes de supernova G20.0-0.2 y G24.7+0.6, se encuentran nubes moleculares posiblemente afectadas por los frentes de choque y que presentan actividad de formación estelar. El estudio del medio interestelar alrededor de tres regiones HII (un complejo de regiones HII cercano al remanente de supernova G18.8+0.3, y las regiones HII N65 y G35.673-0.847) muestra la presencia de cáscaras de gas molecular barridas por sus frentes de choque y sobre las cuales se están formando estrellas. Por último, se halla evidencia de la interacción entre los vientos estelares de las estrellas LBV G24.73+0.69 y G26.47+0.02 en distintas etapas de su evolución y el gas molecular circundante. Esta investigación fue realizada analizando observaciones dedicadas de varias transiciones moleculares obtenidas con el Atacama Submillimeter Telescope Experiment (ASTE) y a través del procesamiento de observaciones de archivo no publicadas obtenidas con el telescopio espacial de rayos X Chandra y con el interferómetro en ondas de radio VLA. Estas observaciones se complementaron con datos de relevamientos públicos en las bandas de radio, infrarroja, milimétrica y submilimétrica del espectro.

En la presente Tesis se realiza un estudio de los procesos físicos que producen la emisión electromagnética y de neutrinos a altas energías en la vecindad de agujeros negros estelares que acretan materia. Se estudia la inyección de partículas no térmicas en la corona de agujeros negros galácticos. Primero se caracteriza la región de interacción, detallando propiedades físicas básicas de los sistemas en estudio. Inicialmente se inyecta una población de electrones y protones relativistas, considerándose también la generación de partículas secundarias (piones, muones y pares electrón/positrón). Luego, se estiman los tiempos de enfriamiento por las diversas interacciones entre las partículas y los campos en la fuente. Una vez identificados los procesos radiativos más relevantes, se resuelve de manera auto-consistente el transporte de partículas masivas y de fotones. Este estudio se hace tanto para el estado estacionario, como para casos transitorios, como ser fulguraciones. Además de la emisión electromagnética y de neutrinos de la fuente, se estudia el impacto de los neutrones creados en las interacciones hadrónicas sobre el medio circundante de la corona. En particular, se investiga la inyección de neutrones como posible mecanismo para cargar de bariones un jet inicialmente dominado magnéticamente. Por último se hace una aplicación del método desarrollado para tratar el transporte de partículas relativistas en plasmas magnetizados, a las erupciones de rayos gamma. En este caso, se investiga la producción de neutrinos en el modelo de colapsar, abriéndose una nueva línea de trabajo. Para todos los sistemas estudiados se hacen predicciones sobre la emisión a muy alta energía y la producción de neutrinos; estos resultados podrán ser contrastados en un futuro cercano con nuevos detectores de rayos gamma y de neutrinos (e.g., CTA, IceCube).

A pesar de que la frecuente presencia de dormición en frutos de girasol (Helianthus annuus)suele dificultar las tareas de procesamiento y utilización de los mismos como semilla, existe escasa información en relación a la regulación ambiental de la dormición en frutos de esta especie. Entre los factores ambientales que actúan como reguladores de la dormición, la temperatura ha sido identificada como uno de los principales. En este contexto, el presente trabajo tuvo por objetico principal estudiar el efecto del ambiente térmico durante las etapas de llenado y almacenaje post cosecha sobre el nivel de dormición en frutos de girasol. Como objetivos secundarios, se evaluó el efecto de 1)las estructuras del fruto (embrión y cubiertas), 2)la sensibilidad de los frutos al ácido abscísico (ABA), giberelinas (GAs)y etilieno y 3)los cambios en el contenido endógeno de ABA sobre la determinación del nivel de dormición y su relación con el ambiente térmico explorado por los frutos en ambas etapas. Mayores temperaturas durante el llenado determinaron mayores niveles de dormición a cosecha, que se asociaron a una mayor dormición impuesta por cubiertas y una mayor sensibilidad al ABA de los frutos. Mayores temperaturas durante el almacenaje post cosecha (25 grados C)determinaron mayores tasas de salida de la dormición, que se asociaron a una menor dormición embrionaria, una menor sensibilidad al ABA, un menor contenido de endógeno ABA antes y durante la incubación y una mayor sensibilidad a GAs de los frutos, sin diferencias en la sensibilidad a etileno. Los resultados obtenidos representan un aporte significativo para el diseño de estrategias de manejo, como fechas de siembra y condiciones de almacenaje que permitan disminuir los niveles de dormición en frutos de girasol. A su vez, la exploración de las bases fisiológicas de las respuestas observadas resulta relevante para la comprensión de los mecanismos que regulan la dormición de esta especie.

En el presente trabajo se estudia la influencia del medio ambiente en el que se encuentran las galaxias sobre su formación y evolución, a través de la interacción entre la galaxia y el gas caliente y difuso del medio intracúmulo (intracluster medium, ICM). Las galaxias en cúmulos pueden moverse a velocidades casi supersónicas, experimentando una considerable presión dinámica ejercida por el ICM sobre el medio interestelar de la galaxia en movimiento. Este efecto se denomina ram pressure stripping (RPS), y puede remover una fracción significativa del contenido de gas frío de la galaxia. Implementamos este proceso dentro de un modelo híbrido de formación de galaxias, que combina simulaciones hidrodinámicas no disipativas de cúmulos de galaxias con un modelo semianalítico de formación y evolución de galaxias que contempla los procesos físicos que afectan a los bariones. Para ello fue necesario desarrollar un método para calcular los tamaños de los discos galácticos, teniendo en cuenta los efectos del halo de materia oscura anfitrión y la presencia de bulbos galácticos. Una importante innovación respecto a trabajos anteriores es el uso de las partículas de gas de las simulaciones hidrodinámicas para obtener las propiedades cinemáticas y termodinámicas del ICM, logrando así un método autoconsistente. Caracterizamos las distribuciones de RP obtenidas con nuestro nuevo modelo para cúmulos de galaxias simulados de distintas masas, encontrando que la RP media crece con la masa del cúmulo y la edad del Universo. Los perfiles de RP en función de la distancia al centro del halo obtenidos con nuestra nueva implementación pueden aproximarse mediante perfiles analíticos, con parámetros que dependen de manera sencilla de la masa del halo y el corrimiento al rojo. Los ajustes determinados serán de gran utilidad para incluir RPS en otros modelos de formación de galaxias. Finalmente, cuando se considera la posibilidad de que las galaxias conserven su halo de gas caliente al convertirse en satélites, mostramos que la implementación de RPS como un proceso de dos etapas, afectando en primer lugar al halo de gas caliente y luego al gas frío, permite obtener una distribución de colores para las galaxias simuladas en mejor acuerdo con las observaciones, resolviendo un defecto común a los modelos semianalíticos actuales.