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Las estrellas más masivas y luminosas, de tipo espectral O, son objetos poco frecuentes tanto en nuestra y otras galaxias. Dada su gran luminosidad, son objetos detectables en galaxias cercanas y por lo tanto es posible encarar su estudio en forma individual. Para poder abordar los problemas astrofísicos vinculados a las estrellas de gran masa en otras galaxias (y por ende en regiones con diferentes abundancias químicas), es muy importante, como primer paso, determinar las propiedades fundamentales de estos objetos en la Vía Láctea. La masa es una de esas propiedades fundamentales, y es la que determina la evolución de una estrella. Para confrontar modelos de evolución estelar con datos observacionales, se necesitan valores empíricos confiables, en especial de masas y radios estelares. Este tipo de datos todavía es muy escaso para las estrellas más masivas, y para estimarlos, hacen falta estudios de sistemas binarios espectroscópicos eclipsantes. Pero en nuestra galaxia sólo se conocen menos de una decena de estas binarias, cuyas componentes no hayan evolucionado más allá de la secuencia principal. Por ello, esta tesis consiste en un estudio de cuatro binarias eclipsantes de gran masa con componentes de tipo O en la secuencia principal: LS 1135, FO 15, CPD-59 2603 y CPD-59 2635. Presentamos nuevas curvas de luz y, junto con los datos de velocidades radiales obtenidos de la literatura, generamos modelos numéricos con el código de Wilson-Devinney, para determinar sus parámetros fundamentales como masa, radio, luminosidad, distancia, etc. La determinación de los parámetros fundamentales de estas cuatro binarias eclipsantes de tipo O, aumenta significativamente el número de estos sistemas con parámetros físicos empíricamente determinados. Reafirmamos que tres de estas binarias (FO 15, CPD -59 2603, CPD -59 2635) se encuentran en el joven cúmulo abierto Trumpler 16, en la Gran Nebulosa de Carina, que constituye uno de los más destacados complejos de formación estelar activa de nuestra galaxia, y que en estos tres sistemas, los radios estelares, y por lo tanto también las luminosidades, son más pequeños que los de las estrellas "normales" tipo O, pero similares a las estrellas tipo O de la ZAMS. Esto también estaría de acuerdo con la pertenencia de estos objetos a la Gran Nebulosa de Carina, y sería la primer evidencia de que las estrellas jóvenes de la ZAMS, son más pequeñas y menos luminosas.

En esta tesis se ha estudiado en forma teórica la adsorción de diferentes moléculas sobre la superficie (111) de la aleación PtCo, la cual se utiliza como electrodo en celdas de combustible entre otros fines catalíticos. La adsorción de benceno es analizada para estudiar la estabilidad, reactividad y las propiedades físicas, química y magnéticas de la superficie. Luego, en una segunda instancia se estudió la adsorción de metanol sobre la mencionada superficie. Todos los cálculos fueron realizados a nivel de Primeros Principios mecánico cuánticos basados en Teoría del Funcional de la Densidad. Se determinó la geometría del benceno adsorbido y los resultados teóricos se compararon con datos experimentales. Se calcularon las poblaciones de solapamiento de los enlaces C-H, C-C y adsorbato-metal, las densidades de estado y las frecuencias de vibración. En el caso de la co-adsorción con CO, los resultados obtenidos permiten explicar como es la interacción entre las moléculas co-adsorbidas y el orden secuencial de la misma. En el caso del metanol, después de determinar la geometría de adsorción, se realizó la corrección energética proporcionada por las fuerzas de interacción de van der Waals ya que esta molécula se adsorbe débilmente a la superficie. Luego, se computaron las poblaciones de solapamiento y los ordenes de enlace de C-H, C-C, O-H y adsorbato-metal, como así también las densidades de estado y las frecuencias de vibración. En todos los casos los procesos de adsorción resultaron favorables. Las frecuencias de vibración calculadas para las moléculas de benceno y metanol adsorbidas muestran un corrimiento al rojo con respecto a las mismas en la fase gaseosa.

Se estudiaron propiedades magnéticas, elásticas y eléctricas de compositos magneto-elásticos estructurados. Los mismos están formados por dispersiones de material inorgánico magnético en una matriz orgánica elastómera, preparando el composito en presencia de un campo magnético uniforme. Como material inorgánico se utilizaron agregados formados por nanopartículas magnéticas sobre las cuales se redujo plata metálica, los cuales son simultáneamente magnéticos y conductores eléctricos. El hecho de que sean magnéticos permite alinearlos dentro del medio orgánico fluido cuando se aplica el campo magnético. Este proceso se realiza juntamente con el curado térmico o la evaporación del solvente. La preparación en presencia de campo magnético, mientras la matriz es aún fluida, induce la agregación del material inorgánico en estructuras de tipo cadenas, que se ubican una tras otra en la dirección del campo. Los compositos así obtenidos son magnéticos, conductores de la electricidad y elásticos (pues las matrices utilizadas son polímeros elastómeros). Dichas propiedades son anisotrópicas, pues el sistema está estructurado. Las condiciones de preparación, concentración y naturaleza de las partículas, condiciones de curado y tipo de polímero fueron variadas para obtener compositos con distintas propiedades. La tesis comprendió la síntesis y caracterización de nanopartículas de magnetita y ferritas de cobalto (5-15 nm). El paso posterior consistió en obtener agregados de dichas nanopartículas y plata (Ag) por reducción de Ag+ sobre las nanopartículas obtenidas. De esta forma se obtuvieron micro agregados (1-5 μm) que resultaron conductores óhmicos y magnéticos. Se emplearon distintas técnicas de caracterización química, morfológica, magnética y eléctrica, entre ellas DRX, SAXS, SEM, EDS, TEM, Espectroscopía Mossbauer, VSM, SQUID, FMR, STM, potenciometría, etc. Se utilizaron dos tipos de elastómeros: poli-dimetil-siloxano (PDMS) con distinto grado de entrecruzamiento y goma de estireno-butadieno (SBR, por sus siglas en inglés). En el caso de PDMS se obtuvieron cortes milimétricos cuya superficie se puede mecanizar para obtener conductividad a través de los cortes. El curado térmico con las micropartículas incluidas se realizó en moldes rotantes ubicados entre los polos de un electroimán. En el caso de SBR se obtuvieron películas de 100-150 μm utilizando un dispositivo especialmente diseñado. Los compositos se caracterizaron por FTIR, TGA, RMN, DSC, curvas deformación-tensión, profilometría, etc. Se estudiaron las propiedades de magnetoresistencia y piezoresistencia de los compositos obtenidos, analizando la variación de la conductancia eléctrica con campos magnéticos externos (magnetoresistencia) y con tensiones mecánicas aplicadas (piezoresistencia). Siempre se observó aumentó de la conducción eléctrica al aplicar dichos campos en la dirección de las cadenas formadas en el material. La reversibilidad de las respuestas obtenidas es dependiente del tipo de partícula magnética empleada (superparamagnéticas o ferromagnéticas). Estos aspectos, fundamentales para el diseño de sensores piezo y/o magneto resistivos, son discutidos en la presente tesis.

El objeto de la tesis es el estudio de la ubicación y la dinámica del hidrógeno en compuestos intermetálicos. La absorción del hidrógeno induce una variedad de fenómenos sobre el compuesto, como la expansión del parámetro de red y la alteración de los campos eléctricos y magnéticos en sitios de la red huésped. Ciertos intermetálicos presentan la propiedad de absorber grandes cantidades de hidrógeno, en particular el Hf₂FeH_x, puede alcanzar la composición x=5. Además el sistema Hf-Fe presenta la oportunidad de ser objeto de medidas mediante el uso simultáneo de dos técnicas hiperfinas: las correlaciones angulares perturbadas (CAP) y espectroscopia Mössbauer (EM), haciendo uso de las sondas ¹⁸¹Hf y ⁵⁷Fe respectivamente. Así se puede medir la evolución de los parámetros hiperfinos con la hidrogenación. Como técnicas complementarias se utilizan la difracción de rayos X (DRX) y la aniquilación de positrones (AP) en la modalidad de determinación de tiempos de vida. Los compuestos estudiados son Hf₂Fe y HfFe₂ y Hf₂Co. Estos se caracterizan antes y después de ser hidrogenados. Las mediciones se realizan en función de la concentración de H absorbida. Nuestros experimentos confirman que el H no se disuelve en el HfFe₂, a pesar de esto se estudia cuáles son las fases de Laves presentes en este compuesto. La caracterización implica la determinación mediante CAP de los campos magnéticos hiperfinos y el análisis de la información de DRX que complementa la información hiperfina, ayudando en la identificación de las fases. También se analiza la existencia de fallas de apilamiento y su influencia sobre los resultados obtenidos. Sobre el Hf₂Fe y sus hidruros se realizan medidas de DRX que permiten conocer la variación del parámetro de red en función del contenido de hidrógeno. Los resultados de los espectros EM se discuten aplicando distintos modelos (Miedema, Ingalls). La variación de las interacciones cuadrupolares eléctricas medidas por CAP en función del contenido de hidrógeno y de la temperatura se contrastan con cálculos de gradiente de campo eléctrico utilizando un modelo que supone a los átomos de la red como cargas puntuales. La técnica AP se aplicó al estudio de II en intermetálicos a fin de explorar la evolución de la vida media de los positrones con el contenido de hidrógeno, siendo ésta una aplicación novedosa de la AP. El compuesto fue estudiado sólo a bajas concentraciones de hidrógeno, ya que al absorber más de un átomo por fórmula unidad el compuesto decrepita. El Hf₂Co junto con el Hf₂Fe pertenecen a un grupo de compuestos isomorfos cuya estructura permanece con las hidrogenaciones. Los hidruros del Hf₂Co también son objeto de la investigación con la técnica EM. El trabajo se completa realizando cálculos de gradiente de campo eléctrico mediante el modelo de cargas puntuales y haciendo estimaciones de corrimiento isomérico utilizando distintas aproximaciones.

En las últimas décadas, la espectroscopia de correlación de fluorescencia (FCS) se convirtió en un grupo de técnicas ampliamente usadas para estudiar la dinámica de moléculas en sistemas de diversa complejidad. Estas técnicas son mínimamente invasivas y permiten determinar con alta resolución espacio-temporal coeficientes de difusión, constantes cinéticas e interacciones moleculares tanto in vivo como in vitro. En este trabajo de tesis, desarrollamos una combinación de métodos de FCS y simulaciones computacionales para comprender procesos difusivos en sistemas complejos. Las herramientas y conocimientos obtenidos fueron aplicados al estudio de la dinámica de factores de transcripción en embriones tempranos de ratón y al estudio de la difusión en sistemas porosos ordenados. Una pregunta muy importante en el campo de desarrollo embrionario es en qué momento del desarrollo las células que componen el embrión de mamíferos comienzan a ser diferentes entre sí y cómo estas diferencias influencian el destino de las células hijas. Para responder esta pregunta, utilizamos FCS y caracterizamos la dinámica de ciertos factores de transcripción (i.e. Sox2, Oct4 y Cdx2) en el núcleo de las células de embriones tempranos de ratón. Además, para interpretar los resultados obtenidos desarrollamos FERNET (Fluorescence Emission Recipes and NumErical routines Toolkit), una herramienta que permite simular experimentos de FCS en escenarios más complejos y realistas. Nuestro análisis permitió determinar que los datos de FCS pueden ser interpretados por un modelo que considera que los factores de transcripción difunden en el núcleo celular e interactúan con dos poblaciones de sitios en la cromatina, con distintos tiempos de interacción. Estos estudios permitieron determinar que cuando el embrión está formado por tan sólo por cuatro células ya existen diferencias en la interacción de Sox2 con el ADN, las cuales se correlacionarían con el linaje final de la progenie celular. En una segunda etapa, exploramos la difusión de sondas fluorescentes en films de óxidos mesoporosos, materiales sumamente relevantes por sus posibles aplicaciones como sensores, catalizadores, y para la adsorción de gases. A diferencia del escenario anterior, en este caso el sistema es altamente restringido y la geometría es estática. Nuestros estudios permitieron caracterizar la influencia de ciertas propiedades del film (i.e. tamaño de poros y cuellos) en la difusión de una sonda fluorescente. Con el fin de comprender las tendencias observadas en los experimentos realizamos simulaciones estocásticas en sistemas periódicos con potenciales simples.

En la actualidad grandes compañías de fabricación de automóviles, se encuentran realizando diversas investigaciones sobre la utilización de mezclas de H2 y gas natural comprimido (GNC) como combustibles en motores de combustión interna (CI). Esta innovación no requiere grandes modificaciones en los motores, sino solamente una evolución basada sobre la tecnología del GNC ya existente. A fin de lograr a largo plazo una tecnología adecuada para el uso masivo de hidrógeno en vehículos de transporte público se plantea, en la transición, el uso del combustible gaseoso híbrido mencionado. Esta implementación requiere el estudio de varios aspectos, a saber la concentración óptima de la mezcla, naturaleza de los productos de combustión en relación a la contaminación ambiental, la respuesta del motor a posible inestabilidad en la explosión, etc. Otro aspecto importante considerado fue que el agregado de hidrógeno al GNC podría producir un incremento en el deterioro de los materiales que constituyen un motor. Así, con el objetivo de estudiar el posible daño por hidrógeno de las aleaciones que conforman las distintas piezas de un motor CI, se ha modificado uno de un único cilindro, a fin de poder introducir y retirar muestras de dichas aleaciones del seno de la cámara de combustión. Este sistema podría, a su vez, ser utilizado para investigar nuevos materiales en condiciones de trabajo del motor para futuras aplicaciones. Los estudios del comportamiento de los materiales fueron realizados mediante dos procedimientos diferentes, bajo atmósfera de metano (CH4) e H2 en el motor CI en funcionamiento normal y tratamientos térmicos contralados bajo atmósfera de hidrógeno en un sistema de laboratorio. Para evaluar la posibilidad de que el hidrógeno tuviera chance de interactuar con las muestras investigadas antes de su combustión, se utilizaron, en el seno del motor, muestras de paladio como sensores durante la combustión de la mezcla dado que es bien sabido que el paladio puede absorber rápidamente grandes cantidades de hidrógeno. A la vez, en el sistema de hidrogenación de laboratorio se inició un estudio de ciclos de absorción y desorción de H sobre láminas de Pd, los que dan lugar a una serie de cambios en las propiedades físicas del Pd. Como estudio complementario se realizó el modelado del comportamiento de los procesos cíclicos de absorción-desorción, proponiendo una explicación de los fenómenos observados. Este estudio de ciclos continuos de absorción-desorción en el sistema Pd-H bajo distintas condiciones termodinámicas conforma también una parte importante de este Trabajo de Tesis.

En la presente Tesis se intenta aportar evidencias que ayuden a dilucidar el origen de las enanas ultra-compactas (UCDs). Las mismas fueron descubiertas hace poco más de una década, y presentan propiedades que podrían relacionarlas tanto con los cúmulos globulares (CGs), como con galaxias de baja masa. Esto ha resultado en un abanico de hipótesis sobre su origen, que incluyen ser los miembros más brillantes de los sistemas de CGs, los resultantes de la fusión de varios cúmulos estelares masivos durante eventos de formación estelar particularmente intensos, o los remanentes de galaxias enanas nucleadas, desmembradas por las fuerzas tidales de galaxias vecinas masivas. Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, es que hemos ampliado este análisis a objetos estelares que guarden similitudes con las UCDs, en un intento por determinar si sus orígenes y/o historias evolutivas podrían estar relacionados. En particular, nos centramos en la búsqueda y posterior análisis de UCDs en el cúmulo de Antlia, tercer cúmulo de galaxias más cercano, luego de Virgo y Fornax.

Sales sólidas con conducción iónica han sido utilizadas para la obtención de pilas galvánicas y sensores de gases. El compuesto Ag7PO4I4, (API) es un electrolito conductor por ión Ag+ de conductividad elevada y baja movilidad difusional del I2(g) en el volumen del electrolito. Se ha estudiado en este trabajo la absorción de I2(g) por API considerando al fenómeno desde el punto de vista de una reacción química acoplada con un proceso de difusión del gas en el sólido. La cantidad de I; absorbida resulta ser hasta 1,8 moles de gas por mol de API (aún mayor que la absorción de hidrógeno por paladio). Se realizaron mediciones gravimétricas y de difracción de rayos X en función del tiempo, utilizando muestras en polvo y compactadas. La evolución con el tiempo es distinta si la atmósfera que contiene I2(g) está formado por aire húmedo o seco. En ambos casos, se observa una marcada dependencia con la fugacidad del yodo en el gas. La humedad juega un papel catalítico ya que se observa la misma reacción global en ambos casos (atmósfera seca o húmeda). Se interpretaron los resultados experimentales con modelos de difusión con reacción química, calculándose las constantes cinéticas y los coeficientes de difusión, para muestras compactadas. El coeficiente de difusión resultó dos órdenes menores que el obtenido por otros autores que no tomaron en consideración la posibilidad de una reacción quimica.

El estudio de transiciones de fase resulta un tópico de interés en diversas áreas de la ciencia. En particular, la condensación de un gas en un líquido ha sido extensamente estudiada tanto experimental como analíticamente. Sin embargo, cuando se consideran sistemas donde la superficie no es despreciable, los efectos que produce ésta sobre dichas transiciones no pueden ser descartados. En esta tesis doctoral, nos proponemos estudiar los efectos que producen sobre sistemas finitos las paredes que los contienen. En particular, consideramos modelar el sistema con un gas de red confinado en una geometría cilíndrica. Una vez determinada la temperatura crítica del modelo, se estudiaron varios aspectos del comportamiento crítico para el caso de sistemas cuyas paredes no interaccionan con el mismo. En tanto, para paredes interactuantes con el sistema, se observaron transiciones análogas a las transiciones de mojado observadas en otros sistemas finitos. Para el estudio de estos fenómenos se analizaron los datos obtenidos de simulaciones computacionales tipo Monte Carlo. A continuación detallaremos cómo está organizado el presente trabajo. En el capítulo 1 introducimos la fenomenología que nos motivan ha realizar este trabajo y contextualizamos el mismo presentando los aspectos que consideramos más relevantes en este área de estudio. Luego, enunciamos los objetivos generales y específicos del trabajo. En el capítulo 2 justificamos nuestra elección de la Mecánica Estadística como marco para el trabajo. Describimos el modelo del gas de red y presentamos la equivalencia fenomenológica con el modelo de Ising, que será el implementado para describir el sistema en estudio. Además, presentamos algunos detalles de las transiciones de fase en general y las que ocurren en el modelo de Ising en particular. Luego, se explicitan todas las herramientas teóricas que empleadas en el análisis de los resultados obtenidos. Al final del capítulo hacemos una descripción del sistema considerado y comentamos su implementación computacional. El capítulo 3 comienza por la determinación de la temperatura crítica del sistema empleando técnicas para el tratamiento de efectos de tamaño finito. Se estudian diversas leyes de escala donde se establece una dependencia de éstas con la relación de aspecto del sistema. Además, se encontró una relación lineal entre la longitud de correlación y el tamaño del sistema. Estos análisis permitieron confirmar nuestra hipótesis que la criticidad del sistema pertenece a la clase de universalidad del modelo de Ising tridimensional. Ésto también fue confirmado analizando las relajaciones del sistema a la temperatura crítica, con las cuales se pudo estimar los exponentes críticos del mismo. En el capítulo 4 se da una introducción de los fenómenos de mojado, se los enmarca dentro de los fenómenos críticos de superficie y se reseñan las observaciones correspondientes a estos fenómenos en sistemas finitos. A diferencia de lo estudiado en el capítulo~\ref{ch:equilibrio}, se considera la aplicación tanto de campos de bulk como campos superficiales sobre el sistema. En particular, esto permite observar que la condensación capilar en el sistema obedece la ecuación de Kelvin, de forma que se comporta de forma análoga a la observada en otras geometrías discretas finitas. Luego, explorando intensivamente el espacio de parámetros de control del modelo y estudiando los perfiles radiales de magnetización se delinean diagramas de fases, donde en particular se destaca una región correpondiente a la formación de una interfase que podemos identificar con la situación de pre-mojado (prewetting, en inglés), observada en sistemas semi infinitos. Finalmente, en el capítulo 5 se realiza una discusión global de los resultados obtenidos, se formulan con más detalle las conclusiones mencionadas en los párrafos anteriores y se proponen algunas perspectivas.

En este trabajo de Tesis estudiamos los efectos de la incorporación de neutrinos masivos, un sabor estéril y las oscilaciones entre los distintos sabores en el formalismo de la teoría de las reacciones nucleares que conducen a la formación de núcleos pesados en supernovas. La presencia de neutrinos masivos (y los efectos asociados como las oscilaciones entre los autoestados de sabor, la jerarquía de masas y los neutrinos estériles) afecta las velocidades de las reacciones en las que estos participan. Es por ello que resulta interesante contemplar una reformulación de las velocidades de decaimiento β en términos de los parámetros de oscilación de neutrinos y de las simetrías del sector leptónico para explicar diversos fenómenos de interés astrofísico, como por ejemplo, los procesos de nucleosíntesis. En particular, estudiamos los procesos rápidos de captura neutrónica (proceso-r), que suelen asociarse con eventos explosivos como las supernovas originadas por el colapso del núcleo estelar. Primero estudiamos el ambiente y las características del material necesarias para que el proceso-r pueda desarrollarse. En particular, analizamos los efectos de la incorporación de neutrinos masivos, un sabor estéril y el mecanismo de las oscilaciones sobre la fracción de neutrones libres, los flujos de neutrinos, la densidad bariónica y la fracción electrónica del material en la etapa previa al comienzo de las cadenas de reacción del proceso-r. Para ello, trabajamos con el formalismo de matrices de densidad, incorporando al Hamiltoniano los efectos de la oscilación, las interacciones con la materia y las interacciones neutrino-neutrino. Encontramos que estas incorporaciones modifican la fracción electrónica del material y pu- dimos establecer cotas para los parámetros de oscilación desconocidos. Hemos considerado dos propuestas diferentes para la función de distribución inicial de los neutrinos y distintas combinaciones de parámetros de mezcla (incluyendo θ 34 6 = 0). Encontramos que las interac- ciones neutrino-materia y neutrino-neutrino son las que afectan en mayor medida al valor de la fracción electrónica, afectando la probabilidad de ocurrencia y el desenlace del proceso-r. En segundo lugar, dado que los dos mecanismos principales del proceso-r son las capturas neutrónicas y los decaimientos beta, la reformulación del cálculo de las velocidades de los decaimientos resulta importante. Presentamos, por lo tanto, el cálculo de las velocidades de los decaimientos débiles contemplando correctamente a los neutrinos y sus procesos de oscilación para poder utilizarlas en la determinación de abundancias de elementos pesados. Para ello calculamos elementos de matriz de las corrientes electrodébiles para encontrar las amplitudes de transición de los decaimientos en presencia de oscilaciones de neutrinos entre sabores activos y estériles. Concluimos que la inclusión de neutrinos masivos y sus oscilaciones con un sabor estéril afectan las velocidades de los decaimiento beta y a las abundancias de núcleos pesados producidos vía proceso-r.