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La idea central de la presente tesis es poner de manifesto efectos cuánticos que aparecen en la interacción entre átomos de pocos niveles con radiación electromagnética y entre modos de radiación entre sí considerando la radiación cuantificada. Se trataron diferentes sistemas de interés en el ámbito de la elcctrodinámica cuántica de cavidades, utilizando técnicas como la de hallar los operadores relevantes en el marco de la teoría de álgebras dinámicas y también utilizando ecuación maestra para la evolución del operador densidad. Se estudió el problema de un átomo de dos niveles interactuando con dos modos de radiación en presencia de un medio no lineal. Para este sistema se encontró que la presencia del medio no lineal inhibe los efectos típicos de estos sistemas como ser los colapsos y resurrecciones de la inversión de población, y también el antiagrupamiento. También se estudió un hamiltoniano de Jaynes-Cummings generalizado que no toma en cuenta la aproximación de onda rotante y además en presencia de un campo externo. Se pudo encontrar un conjunto de operadores adecuado para estudiar este sistema que permite evaluar la evolución temporal del valor medio de cualquier cantidad de relevancia. En la presente tesis se hace una propuesta para poder utilizar un divisor dc haz como discriminador de entrelazamiento entre dos modos del campo electromagnético; además en algunos casos podemos identificar diferentes elementos de la base de Bell. También en este trabajo se hace un estudio de factibilidad de una propuesta para generar en forma condicional estados de Fock en una cavidad. Para ello se relajan aproximaciones y se tienen en cuenta las pérdidas dentro de la cavidad, encontrándose que el esquema es robusto antes condiciones reales, siendo entonces promisoria su realización experimental.

La expansión del universo durante la etapa in acionaria puede ser descripta en una primera aproximación con la métrica de De Sitter. El cálculo de las funciones de correlación cuánticas de los campos en esta geometría es importante para contrastar los modelos con las observaciones de precisión del fondo cósmico de microondas. En el caso de campos muy livianos comparados con la curvatura del espacio tiempo, estos cálculos estan plagados con efectos infrarrojos, los cuales podrían estar indicando una falla en la teoría de perturbaciones. En este sentido, algunos cálculos no perturbativos han mostrado que las interacciones generan una masa dinámica, que tiene el efecto de regular las posibles divergencias infrarrojas. En esta tesis se estudian algunos aspectos de la teoría cuántica de campos en De Sitter mediante diversos métodos no perturbativos, con el objetivo de comprender los efectos infrarrojos asociados a campos livianos o no masivos en el universo temprano. Por un lado se considera la Acción Efectiva de dos partículas Irreducible (2PIEA) en la aproximación de Hartree, que si bien es exacta en el límite de N grande para un modelo con simetría O(N), para un número finito de campos deja de ser completamente consistente. Para recuperar en parte algunas propiedades de la 2PIEA exacta, se deben imponen ciertas relaciones de consistencia en el proceso de renormalización, lo cual afecta las partes finitas de los contratérminos. Se ha prestado particular atención a este proceso, generalizándolo a espacios curvos para obtener las ecuaciones de evolución del valor medio del campo renormalizadas. Se estudió el potencial efectivo en la aproximación de Hartree, buscando las condiciones para la existencia de soluciones con ruptura espontánea de simetría. Resultados previos en la literatura muestran que estas soluciones no existen en el límite de N grande, así como tampoco para N finito con el esquema de renormalización usual. Por otro lado, adoptando la renormalización consistente, se encuentran soluciones con ruptura de simetría, cuya existencia sin embargo depende del punto de renormalización. Luego, se consideraron las ecuaciones de Einstein Semiclásicas en la aproximación de Hartree, renormalizándolas con el método consistente. Se buscaron soluciones autoconsistentes de éstas ecuaciones en combinación con las ecuaciones del campo, estudiando si el efecto de los campos sobre la curvatura puede generar o no una restauración de la simetría. En particular se encontraron soluciones donde los efectos cuánticos son los responsables de la expansión acelerada del universo, en ausencia de constante cosmológica. Estos resultados también dependen del punto de renormalización. Otro método no perturbativo muy poderoso proviene de formular la Teoría de Campos en el espacio De Sitter Euclídeo, el cual tiene la propiedad de ser compacto. Debido a esto, el campo admite una descomposición en modos discreta que pone en evidencia que las divergencias infrarrojas provienen de las contribuciones del modo constante, o modo cero. Es posible formular una teoría sin problemas infrarrojos tratando no perturbativamente al modo cero, y de manera perturbativa a los modos inhomogéneos. Las correcciones provenientes de éstos últimos son de orden superior en una expansión infrarroja. Consideramos la generalización de esta formulación a la teoría con simetría O(N), calculando la masa dinámica y el potencial efectivo. Esto permite realizar una comparación adecuada con los resultados provenientes de la 2PIEA donde el límite de N grande permite obtener resultados más confiables.

Pierdominici Sottile, G. (2017). Efectos cuánticos en reacciones enzimáticas de transferencia de hidrógeno. (Tesis de posgrado). Bernal, Argentina: Universidad Nacional de Quilmes.

Mediante la realización de simulaciones computacionales, hemos llevado a cabo un análisis de las influencias derivadas de la inclusión explícita de efectos cuánticos nucleares en la estructura y la dinámica de diferentes ambientes acuosos. En primer lugar, examinamos dos aspectos dinámicos fundamentales del agua en fase condensada, en condiciones ambientes: por un lado, la respuesta de solvatación del solvente frente a un cambio abrupto en las características electrónicas de un soluto modelo; por el otro, la dinámica de ruptura y reconstrucción de uniones hidrógeno. Los resultados obtenidos revelan que la inclusión de efectos de “tuneleo” y de energía de punto cero en la descripción del agua produce una disrupción y un debilitamiento en la arquitectura de las uniones hidrógeno. En el ámbito dinámico, estos efectos sobre las uniones intermoleculares se manifiestan en la disminución de los tiempos característicos que describen los diferentes modos dinámicos del solvente. El análisis de nanoagregados a temperaturas intermedias entre 100 K y 50 K también resultó instructivo, debido a que los efectos cuánticos se ven exacerbados en este ámbito térmico. Un análisis realizado sobre el octámero de agua [H2O]8 confirmó que la incorporación explícita de fluctuaciones cuánticas nucleares promueve un debilitamiento global de las uniones hidrógeno en el sistema. Por otro lado, las características de las deslocalizaciones cu´anticas espaciales de los diferentes protones presentan fuertes correlaciones con el ambiente local de las uniones intermoleculares en las que participan. Todas estas características son detectables mediante corrimientos en los espectros infrarrojos de los agregados, en cuyo modelado, la inclusión de cuanticidad nuclear resulta imprescindible para lograr un acuerdo razonable con información experimental directa. Por último, se llevó a cabo un estudio de la segregación isotópica de H y D, en nanoagregados que combinan HDO y H2O, como componentes mayoritarios. El análisis mecánico estadístico llevado a cabo en nanoagregados a bajas temperaturas reveló que existe una segregación superficial de isótopos livianos en sitios superficiales, que no participan en uniones hidrógeno. Análisis similares llevados a cabo en nanoagregados que contienen distintos haluros mostraron que, en estos sistemas, existe también una clara solvatación isotópica preferencial de los diferentes solutos, controlada por las características de la particular coordinación soluto/solvente considerada. Nuestros resultados predicen que dichos efectos pueden ser perceptibles incluso en fases condensadas acuosas en condiciones ambientes, lo cual fue corroborado por resultados experimentales de fraccionamiento isotópico en soluciones de electrolitos simples acuosos.

En la estepa de Tierra del Fuego se realizó un estudio retrospectivo en líneas de alambrado para discriminar las influencias ambientales de las antrópicas, sobre la composición floristica, la fisonomía y los suelos. Se hicieron 26 pares de muestreos de vegetación, suelos e indicadores de disturbio en líneas de alambrado. Los pares fueron usados para clasificar tipos de hábitat en base a variables ambientales que tienen valores similares en los dos lados de cada par (o sea, variables inalteradas o poco modificadas por el régimen de uso). Utilizando el valor máximo de cada especie dentro de cada par muestreado se combinaron los dos censos en una única unidad de análisis, y con un Análisis de Correspondencias Canónicas se determinó cuáles de las variables ambientales son las más influyentes sobre la vegetación. Los gradientes floristico-ambientales obtenidos se dividieron en tres sectores bien definidos sobre el eje 1 del análisis. Resultaron tres ambientes tróficos con diferente fertilidad de los suelos que se analizaron separadamente en su variabilidad floristica con Análisis de Correspondencia. La influencia del disturbio sobre los gradientes floristicos se puso a prueba correlacionando los gradientes con variables relativas al régimen de uso, comportamiento animal y degradación del suelo, y analizando las diferencias entre los censos apareados según la posición de los mismos en los gradientes. Los tres tipos de ambientes tróficos han sufiido grandes cambios florísticos y fisonómicos por causa del uso ganadero, con cambios importantes en la impedancia de los suelos y algunos cambios menores en sus propiedades químicas. Bajo regímenes intensivos y persistentes, en los tres ambientes se originan céspedes, en algunos casos acompañados de cierto grado de eutrofización en los suelos, aunque en el ambiente más pobre (hábitat oligotrófico) los Céspedes son poco frecuentes y en muchos casos están muy erosionados. Se sugiere que en la mayoria de los casos de este ambiente, el pastoreo ha retroalimentado la acidificación del suelo y acentuado la fisonomía de murtillar o brezal enano. Información histórica sobre el aspecto de la vegetación antes de la colonización europea avalan esta hipótesis. Se hizo un análisis espacial con imágenes SPOT en el que se relacionó la heterogeneidad a nivel de cuadro alambrado con variables relativas al régimen de uso de los mismos. Este análisis corroboró lo obtenido mediante el análisis de gradientes, en general los cuadros que han tenido usos más intensivos tienen mayor superficie cubierta por céspedes, para los casos de los hábitats de fertilidad intermedia a alta (mesotrófico y eutrófico), mientras que para el hábitat oligotrófico se detectaron grandes áreas cubiertas por murtillares, que se asocian a usos tradicionales normales, pero tienen muchas evidencias de erosión. Mapas y censos actuales de vegetación en sitios descriptos por viajeros y científicos antes de la introducción del ganado apoyan la idea de que los Céspedes y algunos murtillares son de origen antrópico, y de que muchos sitios conservan la fisonomía original.

La utilidad terapéutica de distintas drogas GABAérgicas, de las benzodiazepinas clásicas y de la benzodiazepina antagónista, flumazenil, se debe a las acciones de estos agentes a nivel del sistema nervioso central . Sin embargo, las evidencias acumuladas en los últimos años de la relevancia del sistema GABAérgico y de los receptores a benzodiazepinas en la periferia han ampliado las perspectivas clínicas de estos agentes. El objetivo planteado en el presente trabajo fue caracterizar los efectos de agonistas GABAérgicos y benzodiazepinas sobre la función renal; y evaluar posibles mecanismos involucrados. Los experimentos se realizaron con ratas Wistar adultas. La función renal se evaluó mediante técnicas de clearance, en el animal intacto sometido a infusión continua o en el modelo de riñón aislado y perfundido. Los parámetros funcionales estudiados en los experimentos in vivo fueron: clearance de PAH, como índice de flujo plasmático renal; velocidad de filtración glomerular, estimada a partir del clearance de inulina …

Durante las últimas décadas se consideró como válida la relación de Flygare, que vincula las expresiones teóricas de dos parámetros espectroscópicos moleculares, deducida mediante un formalismo no relativista. Uno de ellos proviene de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), el apantallamiento magnético nuclear, mientras el otro se obtiene mediante técnicas de espectroscopia rotacional, y es la llamada constante de acoplamiento espín nuclear-rotación molecular. En esta Tesis se presenta un estudio teórico de la relación entre las formulaciones relativistas de ambas propiedades moleculares. Se propone una expresión teórica para el tensor de acoplamiento espín nuclear-rotación molecular (SR) en el que por primera vez se considera la dinámica electrono-ca dentro del marco relativista de Dirac; la dinámica nuclear, por su parte, se estudia según la formulación de Schrödinger. Para ello, se considera el Hamiltoniano molecular de un rotor rígido en el sistema de laboratorio, y los efectos de la rotación molecular se introducen a partir de los términos de la descomposición de Born-Oppenheimer que acoplan las dinámica electrónica y nuclear. Se analizan los efectos relativistas de retardo en las interacciones electrón-núcleo y electrón-electrón, que dan origen a las contribuciones de Breit. La diferencia entre las expresiones teóricas de ambos parámetros, deducidas en un marco relativista, constituye una primera demostración formal de que la relación de Flygare pierde vigencia en este contexto. Utilizando un modelo perturbativo que permite describir efectos relativistas, denominado respuesta lineal mediante la eliminación de pequeñas componentes (LRESC), se estudia en detalle la extensión de la validez de la relación no relativista. El modelo LRESC permite distinguir los efectos relativistas comunes a ambas propiedades espectroscópicas de aquellos que describen exclusivamente al apantalla-miento magnético. Se muestra explícitamente que el tensor SR es menos afectado por efectos relativistas que el tensor de apantallamiento magnético nuclear. Aún cuando en un contexto relativista la relación de Flygare pierde validez general, el análisis de las contribuciones relativistas de ambas propiedades a partir del modelo LRESC permite distinguir los mecanismos electrónicos involucrados en cada parámetro y establecer la razón por la cual existen casos particulares en que la relación sigue siendo válida. Se presentan los primeros resultados de cálculos numéricos de las constantes SR relativista, según la formulación de 4-componentes [J. Chem. Phys. 136, 204119 (2012)]. Se toman los haluros de hidrógeno, HX (X=H, F, Cl, Br, I), como sistemas de estudio. Una comparación entre la mejor estimación de cálculo y resultados experimentales muestra diferencias menores al 5 % en todos los casos. Los cálculos se llevaron a cabo implementando en el código DIRAC la formulación desarrollada. Se obtuvieron resultados siguiendo el formalismo de respuesta lineal relativista, al nivel RPA de aproximación. Para los halógenos, se muestra que los efectos de correlación en el régimen no relativista son de magnitud similar y signo contrario a los efectos relativistas. Para el hidrógeno, la aproximación de respuesta lineal mediante la eliminación de pequeñas componentes pone de manifiesto que el efecto relativista está completamente determinado por el operador espín-´orbita combinado con el operador de contacto de Fermi. Se analizó, formal y numéricamente, la contribución de los efectos de las inter-acciones de Breit electrón-núcleo, que acoplan las dinámicas electrónica y nuclear, al tensor SR. Dado que esta es netamente relativista, resulta necesario establecer su importancia relativa. La expansión perturbativa de esta contribución, en función de 1/c, indica que el orden de su primer término no nulo y el de las correcciones relativistas más importantes al tensor SR son equivalentes. Por completitud, se considera también el efecto de la interacción interelectrónica de Breit, mostrando que en todas las moléculas de la serie estudiada aporta correcciones muy pequeñas a las constantes SR de ambos núcleos, H y X. Los resultados de este estudio sugieren fuertemente que, considerando la precisión experimental en el estudio teórico del tensor SR, se pueden despreciar los efectos de Breit electrón-núcleo y electrón-electrón. El formalismo teórico desarrollado permite también postular una expresión original del tensor rotacional molecular relativista, válida para compuestos que contienen átomos pesados. En esta formulación, se consideran aquellos términos relevantes del Hamiltoniano molecular, lineales y bilineales en el momento angular de rotación nuclear y en un campo magnético externo uniforme, para analizarlos en el marco de teoría de perturbaciones relativista de primero y segundo orden. Se analizaron los efectos relativistas utilizando el modelo de respuesta lineal mediante la eliminación de pequeñas componentes. Se obtuvieron resultados cuan-titativos del factor g para los sistemas modelo HX (X=F, Cl, Br, I, At), XF (X=Cl, Br, I), y YH+ (Y=Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), según los niveles de aproximación RPA y DFT. Los efectos relativistas son pequeños para esta propiedad molecular. La relación entre las expresiones teóricas de los tensores rotacional molecular y de susceptibilidad magnética, formulada en un contexto no relativista, pierde validez en un marco relativista. Sin embargo, la aplicación a sistemas que contienen elementos de la quinta fila de la tabla periódica, como HI, IF, y XeH+, muestra que la relación no relativista mantiene vigencia, con un 2 % de error. Sólo para sistemas que contienen elementos de la sexta fila, como el HAt y el RnH+, se encuentra una desviación significativa, de entre 6 y 7 %, de esta relación.

En la agricultura se utiliza una amplia variedad de biocidas, los cuales luego de su aplicación migran hacia los sistemas acuáticos y pueden producir diferentes efectos sobre la fauna acuática, dentro de la cual encontramos a los cangrejos de la especie Zilchiopsis collastinensis (Decapoda: Trichodactylidae). Clorpirifós es letal a concentraciones menores que endosulfán, siendo en ambos casos los embriones más resistentes que los adultos. La exposición a estos biocidas puede causar modificaciones en las células hepatopancreáticas, especialmente en las células F y B, relacionadas con los procesos de detoxificación. Estos plaguicidas no producen efectos en los índices gonadosomáticos y en el volumen de los ovocitos, pero pueden producir aumentos en la proporción de ovocitos atrésicos, especialmente aquellos expuestos a clorpirifós. Las concentraciones de endosulfán bioacumuladas en hepatopáncreas fueron decreciendo a medida que disminuyeron las concentraciones en agua. Las concentraciones en gónadas se mantuvieron en el tiempo, sin observarse diferencias entre las concentraciones de exposición. La exposición de embriones a ambos plaguicidas causó aumentos en el tiempo de incubación, disminución en la eclosión efectiva y en la supervivencia de los neonatos. El metabolismo de los juveniles fue modificado por la exposición a endosulfán, disminuyendo el consumo de proteínas y aumentando el consumo de lípidos como sustrato energético. Los cangrejos de esta especie son resistentes a plaguicidas. Sin embargo las concentraciones subletales pueden producir efectos que a largo plazo causen la muerte de los individuos, disminuyendo la población. Debido a las características que posee, esta especie podría utilizarse en campañas de biomonitoreo.

El objetivo general de esta tesis fue analizar el efecto del uso de la tierra y de variables climáticas sobre las comunidades de roedores en un agroecosistema pampeano a distintas escalas temporales y espaciales. Para ello se realizaron muestreos estacionales de roedores durante 2006-2008 en los distintos ambientes presentes en el área de estudio y se analizaron datos de abundancia de roedores y de variables climáticas desde 1984 hasta 2008. También se compararon las abundancias de roedores y características de la vegetación entre los periodos anterior y posterior a la expansión de la soja. Las fluctuaciones en las abundancias de roedores estuvieron relacionadas con la precipitación, pero la tendencia a la disminución observada en .Calomys laucha y Calomys musculinus fue mejor explicada por cambios en el uso de la tierra que por las variables climáticas. Excepto las granjas avícolas, que serían las principales responsables del mantenimiento de M. musculus en el área, el resto de los ambientes estudiados presentaron composición similar de especies, aunque con abundancia variable. Los terraplenes de vía, los arroyos y los bordes de pastizal y cultivo, jugarían un papel importante en el mantenimiento de O. flavescens y O. rufus, y en gran medida de A. azarae, aunque esta última también hace uso de los campos de cultivo. A una escala de paisaje, los campos de cultivo son el ambiente que más aporta a la abundancia total de roedores ya que si bien no presentan una alta densidad, ocupan más del 88% del área total.

En el campo de la espintrónica, los efectos de ruptura de simetría en superficies e interfaces de heteroestructuras a base de óxidos continuan siendo de gran interés para la comunidad científica debido a que presentan una gran diversidad de fases electrónicas y magnéticas. A su vez, la correlación entre los grados de libertad de carga, espín y orbitales en óxidos complejos los hacen prometedores como potenciales materiales para ser integrados en la próxima generación de dispositivos espintrónicos. En esta tesis se estudiaron películas delgadas de manganitas y heteroestructuras de fórmula general La1-x (Sr/Ca)x MnO3 (LSxMO o LCxMO). Estos materiales tienen una estructura de tipo perovskita levemente distorsionada y dependiendo de la proporción La/Sr o La/Ca pueden exhibir una amplia variedad de propiedades físicas. El LS0,33MO es de particular importancia por ser ferromagnético, con temperatura de Curie mayor a la temperatura ambiente y half-metal, lo que lo hace ideal para utilizarse en junturas túnel magnéticas. A pesar de estas ventajas, los valores de magnetoresistencia túnel en junturas epitaxiales se hacen despreciables a temperaturas mucho menores que la temperatura de Curie del electrodo. Con el objeto de disminuir o eliminar este efecto se ha propuesto el uso de manganitas de bajo dopaje LSxMO con 0 ≤ x ≤ 0, 1 como intercapas o barreras aislantes en junturas túnel. Con estos materiales, los dispositivos muestran valores de magnetoresistencia más altos a los de las junturas convencionales con barreras de SrTiO3. En este marco, el objetivo principal de esta Tesis fue contribuir a la comprensión de la física fundamental inherente a las interfaces LS0,33MO/LSxMO, para implementarlas en junturas túnel magnéticas. Se estudió la forma en que se modifican el magnetismo y el transporte eléctrico en manganitas de bajo dopaje de distintos espesores depositados sobre sustratos monocristalinos. Analizamos las distintas contribuciones a la anisotropía magnética en bicapas de LS0,33MO(13 nm)/LSxMO(2-4 nm), donde la morfología de la superficie resulta fundamental en el proceso de inversión de la magnetización. Más aún, combinamos estudios de microscopías de transmisión, espectroscopías y experimentos con radiación Synchrotron a fin de correlacionar la deformación estructural con los perfiles magnéticos, de carga y orbitales a través de interfaces LS0,33MO(25 nm)/LSxMO(2-6 nm). Nuestros resultados proporcionan una forma de mejorar la polarización de espín en la superficie de las manganitas, eligiendo apropiadamente el espesor y dopaje de la capa superior. La reconstrucción magnética y orbital en las interfaces genera interacciones de intercambio complejas, donde no sólo los enlaces Mn-O-Mn dan origen al magnetismo, sino que también intervienen los iones La/Sr por su fuerte hibridización con el ion oxígeno. Se discute también el acople magnético en tricapas simétricas y asimétricas de manganitas con distintos espesores de barrera y de electrodos, a fin de estudiar en proceso de inversión de la magnetización para su uso en junturas túnel magnéticas. Finalmente estudiamos junturas túnel magnéticas convensionales compuestas por LS0,33MO (60 nm)/STO (4 nm)/LS0,33MO (10 nm) y junturas modificadas que incluyen manganitas de bajo dopaje en las interfaces entre el LS0,33MO y la barrera de STO, LS0,33MO/LSxMO (~1 nm)/STO/LSxMO (~1 nm)/LS0,33MO. A través de curvas I vs V se mostró que el efecto túnel es el mecanismo principal de conducción a través de la barrera. Encontramos evidencia directa de magnetoresistencia túnel en todas las junturas estudiadas y discutimos efectos de excitaciones colectivas (magnones) en la interfaz. Hemos observado que las manganitas de bajo dopaje intercaladas en las junturas modifican la polarización de espín interfacial en las junturas, que resulta ser menor a la de las junturas clásicas con barrera de SrTiO3. Este resultado brinda una clara evidencia de los cambios que introduce la capa intercalada en el transporte de las junturas.