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El objetivo del presente trabajo fue analizar la estabilidad enzimática en medios de distinta movilidad molecular y las interacciones intermoleculares específicas que la favorecen. Se estudió el efecto de azúcares (trehalosa), sales y biopolímeros modificados con β-ciclodextrinas (CD) sobre las propiedades fisicoquímicas de la matriz y sobre la actividad enzimática. Se analizó también el uso de un dendrímero basado en polietilenglicol funcionalizado con CD como excipiente de matrices continuas, y se estudió la influencia de la confinación en cápsulas de polielectrolitos sobre la estabilidad enzimática y su liberación. Las enzimas utilizadas como sistemas modelo (lactasa, catalasa e invertasa) son de importancia biotecnológica. La estabilidad enzimática se analizó en distintas condiciones de humedad y temperatura de almacenamiento, en relación con la temperatura de transición vítrea y el estado físicoquímico de la matriz. La presencia de electrolitos afectó la cinética de varios fenómenos de relajación en los sistemas de trehalosa. El retraso de la cristalización de trehalosa con sales debe realizarse con mucha precaución ya que una vez que ésta cristaliza, la enzima permanece en un medio amorfo enriquecido en sales, lo que lleva a la pérdida de su actividad. Los estudios realizados mostraron cómo combinaciones covalentes relativamente simples de biopolímeros con CD pueden afectar significativamente sus propiedades y permitieron profundizar acerca del papel que juegan interacciones específicas biopolímero-enzima sobre la estabilidad enzimática en modelos deshidratados. Estas interacciones involucrarían uniones tanto de tipo electrostáticas como hidrofóbicas, siendo el efecto sobre la estabilización influenciado también por el estado físico de la matriz. Las cápsulas de polielectrolitos representaron una alternativa interesante para la conservación enzimática, especialmente mediante su deshidratación con la adición de trehalosa. Además, mediante cambios en el pH, en la composición, y el grado de hidratación es posible controlar la liberación de la enzima. Los resultados de esta tesis pueden contribuir a la selección de excipientes para la formulación de medios de preservación, que son valiosos para varias aplicaciones tecnológicas, y además para recomendar condiciones propicias para obtener comportamientos óptimos en sistemas complejos.

En este trabajo se han investigado propiedades magnéticas del óxido cúprico mediante el dopaje con ⁵⁷Fe y mediciones de su campo magnético hiperfino utilizando espectroscopia Móssbauer, complementando estos estudios con otras técnicas. Estas fueron DRX, microscopías electrónicas de barrido y transmisión, EDAX, EXAFS y medidas de magnetización por SQUID. Se encontró un comportamiento de semi- desorden magnético que puede ser interpretado mediante un modelo que supone la existencia de una inclinación local del momento magnético asociado a los átomos de Fe. El sistema sufre dos tipos de transiciones magnéticas, una a 150 K relacionada a la temperatura de orden de la matriz CuO modificada por la presencia del Fe y otra entre 4.2 y 15 K vinculada al congelamiento total de los momentos del Fe según direcciones aleatorias. Para poder lograr el dopaje se siguieron diferentes métodos que brindaron resultados no satisfactorios, lo que unido a las contradicciones encontradas en los trabajos consultados, condujo a la necesidad de estudiar con detalle los rangos de estabilidad de las fases del sistema Cu-Fe-O. Se demostró así que los métodos convencionales de disolución en HNO3 o reacciones de estado sólido conducen a la formación de las fases estables del diagrama de equilibrio, como CuFe₂O₄ y CuFeO₂. En este trabajo se utilizó por primera vez el molido mecánico en óxidos CuO y 0.25 mol.% de α-Fe₂O₃ para lograr la incorporación del dopante. Se obtuvo de esta manera, una solución sólida Cu₁_xFe_xO con un rango de estabilidad térmica definido. Los resultados aquí presentados no permiten establecer si el estado de frustración que conduce a la inclinación local de espines es intrínseca del CuO, sugerida por otros autores, o bien es un estado inducido por la presencia del dopante. Se sugieren distintos caminos que podrían dilucidar las cuestiones pendientes.

En este trabajo realizamos estudios experimentales sobre la la propagación de luz por atmósfera turbulenta empleando como herramienta principal de análisis el estudio de la fractalidad y multifractalidad de las series temporales registradas. En la primera parte desarrollamos principalmente herramientas para estimar la fractalidad y el grado de multifractalidad de series temporales (Capítulo 2). En concreto, hacemos una implementación propia del algoritmo de multifractal detrended fluctuation analysis (MF-DFA), del cual el detrended fluctuation analysis (DFA, usualmente empleado para estimar el exponente de Hurst H) resulta ser un caso particular. Un estudio crítico de este método permitió sugerir un criterio propio para determinar el rango óptimo de ajuste en esta técnica. Asimismo, mediante un detallado análisis numérico, se lograron identificar los efectos que los ruidos coloreados tienen sobre el espectro multifractal. Vale la pena remarcar que todo registro experimental es, en mayor o en menor medida, inevitablemente contaminado por este tipo de ruidos. En la segunda parte nos abocamos de lleno a la Óptica Atmosférica. Primero hacemos una rápida introducción al tema que desemboca en un método para la simulación de propagación de luz en atmósferas turbulentas (Capítulo 3). Luego aplicamos las técnicas desarrolladas en la primera parte a cuatro casos experimentales concretos, siendo cada uno de ellos fruto de la investigación desarrollada durante el Doctorado. En el primer caso (Capítulo 4) estudiamos la presencia de correlaciones de largo alcance en las fluctuaciones de ángulo de arribo para luz proveniente de fuentes estelares y confirmamos un comportamiento no-Kolmogorov fundamentado por la estimación del exponente de Hurst. Las demás experiencias tratan sobre propagación de luz a través de una turbulencia atmosférica controlada en laboratorio empleando un generador de turbulencias isotrópicas (turbulador). En este aparato es bien conocida y configurable la constante de estructura para el índice de refracción (C_n^2), la cual es una medida de la intensidad de la turbulencia que sirve entonces como parámetro para los experimentos. En el segundo caso (Capítulo 5) se estudia el exponente de Hurst del bailoteo (wandering) de un haz láser en diversas condiciones de turbulencia controlada. En esta experiencia también confirmamos desviaciones respecto del valor de H esperado para el modelo de Kolmogorov. En el tercer caso (Capítulo 6) se aborda la formación de secuencias de imágenes (video) a través de turbulencia atmosférica de diversas intensidades aprovechando situaciones en las que el objetivo presenta regiones de alto contraste. Hacemos una nueva definición del índice de centelleo para un estudio píxel por píxel y, después de seleccionar sólo las regiones de mayor contraste, encontramos que la cantidad de píxeles con centelleo por arriba del ruido presenta una muy buena correlación con C_n^2, haciendo de éste un método útil para estimar la constante de estructura con un arreglo experimental muy sencillo. A esto se le suma un estudio de correlaciones temporales estimando el H de cada píxel de la secuencia en todas las condiciones de turbulencia. Finalmente, estudiamos el efecto de la turbulencia atmosférica cuando por ésta se propaga un haz láser gaseoso en condiciones de caos (Capítulo 7). Estudiamos en este caso el exponente de Hurst y el rango multifractal versus la intensidad de la turbulencia. Dejamos para los apéndices los siguientes aspectos: los detalles de las rutinas implementadas para el análisis de multifractalidad (Apéndices A y B), un breve repaso de técnicas básicas para caracterizar la caoticidad de una serie temporal (Apéndice C) con las rutinas desarrolladas a tal efecto (Apéndice D), y finalmente la caracterización del turbulador (Apéndice E).

Los lagos cratéricos activos (LCA) son manifestaciones superficiales de sistemas volcánicos que registran las principales variaciones físico-químicas generadas en el interior de una cámara magmática y que pueden funcionar como precursores eruptivos. El volcán Copahue se localiza en el Oeste de la provincia de Neuquén entre los límites Chile-Argentina. Es un estratovolcán activo que hospeda sobre su conducto abierto principal un lago cratérico ácido y caliente cuyas variaciones térmicas registradas en campo han funcionado como marcadores pre-eruptivos. Sin embargo, aunque los registros de temperatura in situ proveen información relevante del estado térmico del LCA, poseen la limitante de que no pueden ser adquiridos de manera continua en el tiempo, contrariamente, las técnicas de percepción remota y los datos satelitales del infrarrojo térmico (TIR) permiten estimar la temperatura con una frecuencia temporal mayor. El objetivo de este trabajo es estimar la temperatura del LCA del volcán Copahue en el periodo 20002012 a partir de datos satelitales del infrarrojo térmico del sensor ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) el cual posee bandas emisivas que cubren el espectro entre los 8,125 m y 11.65 m, con el fin de completar su registro térmico histórico, evaluar el comportamiento de la variable física y relacionar sus fluctuaciones con las principales manifestaciones del sistema. Se descargaron 54 escenas térmicas adquiridas por el sensor ASTER, las cuales fueron calibradas a radiancia y corregidas atmosféricamente para poder derivar su temperatura. El método NEM (Normalized Emissivity Method) se usó para estimar la temperatura del LCA en función de la radiancia emitida por el pixel más caliente contenido en el cráter y del valor de emisividad de la superficie de agua dentro del mismo. Los resultados de temperatura obtenidos para el LCA permitieron evaluar e identificar sus estados térmicos durante el periodo evaluado. De este modo, se observó que el sistema mantuvo estados de equilibrio caracterizados por temperaturas entre los 30°C – 48°C y estados de calentamiento con temperaturas entre los 55°C – 66°C. Los rangos de temperatura más altos concuerdan con el aumento de actividad volcánica previa al primer pulso eruptivo de julio del 2012. Además, se identificó un importante descenso de temperatura previo al pulso eruptivo de diciembre de 2012. Este patrón térmico de ser característico del sistema volcánico puede ser considerado como un precursor eruptivo en tareas de monitoreo. Esta investigación muestra los alcances de los radiómetros a bordo de plataformas satelitales en la estimación de temperatura sobre manifestaciones volcánicas. El seguimiento de la temperatura del lago cratérico y su clasificación en función a los episodios de estabilidad, calentamiento y enfriamiento proporcionan información de base, útil en tareas de vigilancia volcánica.

El presente trabajo plantea la elaboración de estrategias de enseñanza, que se encuadran en las denominadas estrategias basadas en el alumno, para el caso de teorías de la conducción eléctrica en materiales, abarcando los conceptos de teoría de bandas y semiconductores, y utilizando simulaciones, cálculos numéricos, y otros recursos tecnológicos para comparar diferentes modelos microscópicos de conducción y lograr el aprendizaje de los tópicos correspondientes. La experiencia se puso en práctica en un curso de la asignatura Física Contemporánea II, perteneciente al 3° año del profesorado de Física del Instituto Nacional Superior del Profesorado Técnico (INSPT-UTN) y se analizó la efectividad de los diferentes instrumentos diseñados especialmente para esta actividad. El trabajo describe los conceptos involucrados con una profundidad adecuada para el nivel superior no universitario, define las herramientas utilizadas, presenta el código de los programas construidos en Scilab, narra la puesta en práctica de las estrategias y realiza un análisis de las dificultades y aciertos encontrados durante la misma.