Descripción: En este trabajo se presenta una nueva técnica para la determinación de tiempos de difusión rotacional en moléculas fluorescentes, a través del estudio de la fluorescencia producida después de la excitación con dos pulsos láser ultracortos. La técnica presenta la posibilidad de medir con resolución temporal limitada sólo por el ancho del pulso, sin necesidad de detectores rápidos. La idea central, es obtener los tiempos de difusión midiendo la energía total de fluorescencia en función del retardo entre pulsos. Partiendo de un modelo de molécula esférica o elipsoidal, se propuso una ecuación de difusión para describir la evolución de la población de moléculas excitadas. Como consecuencia, se obtuvieron expresiones para la energía de fluorescencia total, y se estudió su dependencia con los tiempos de difusión y los distintos parámetros del sistema (energía de excitación, orientación de los dipolos de absorción y emisión, retardo entre pulsos, etc.) Se muestra también, en este trabajo, los distintos esquemas experimentales montados para realizar mediciones de energía de fluorescencia en función del retardo entre pulsos. Finalmente, se muestran los valores para los tiempos de difusión rotacional obtenidos, a partir de estas mediciones en algunas muestras testigo.

Descripción: Este trabajo estudia la dispersión de luz coherente por superficies cilíndrieas aleatoriasrugosas. Se encara el problema teórico con la teoría escalar de la difracción, en laaproximación de Kirellholf para obtener el campo sobre la superficie. La superficiese supone un proceso aleatorio con distribución de radios gaussiana y coeficientede autocorrelación tambíen gaussiana. Se obtienen expresiones analíticas para ladistribución angular de la intensidad media dispersada en el campo lejano y parala autocorrelación de intensidades. Se contrastan las predicciones teóricas conresultados experimentales, mostrando una buena coincidencia. Se presenta asimismoel tratamiento del problema de la intensidad media dispersada mediante la ópticageometrica, obteniéndose exactamente el mismo resultado analítico para el caso derugosidades altas. Los resultados teóricos y experimentales permiten extender las técnicas habituales decaracterización de superficies aleatorias rugosas planas a esta clase de superficies. Se expone además una nueva tecnica de caracterización mediante la medición deltamaño de grano del speckle de la intensidad dispersada por la superficie que no tienecontraparte en el caso de superficies rugosas planas. Se sugiere la manera de extenderlaa este tipo de superficies.

Descripción: En esta tesis se expone la investigación desarrollada durante la realización deldoctorado, la cual abarca el estudio de las superficies metálicas a través de suinteracción tanto con fotones - campos electromagnéticos - como con partículas -átomos neutros. En lo referente a la interacción con campos electromagnéticos, la laborse centró en el estudio de las transiciones electrónicas desde la banda de valencia delmetal producidas por la incidencia rasante de pulsos láser ultra-cortos, con duracionesdel orden de los femto- o atto-segundos. Mientras que en el caso de la interacción conpartículas, la investigación estuvo focalizada en la difracción de átomos rápidos, conenergías del orden de los keV , por incidencia rasante sobre la superficie cristalina (GIFAD, por sus siglas en inglés). En ambos casos la finalidad del trabajo es estudiarla inuencia del potencial superficial, cuya precisa y detallada representación resultacrucial para la correcta descripción de recientes resultados experimentales en ambaslíneas [1, 2, 3]. En los primeros capítulos de la tesis se estudia la fotoemisión electrónica desdela banda de valencia de una superficie metálica debido a la incidencia rasantede pulsos láser ultra-cortos, poniendo especial énfasis en los efectos debidos a laestructura de bandas electrónica. Para ello se propone un método aproximado,dentro del marco de la formulación de onda distorsionada dependiente del tiempo,llamado aproximación Band-Structure-Based-Volkov (BSB-V). Dicho método incluyeuna representación realista del potencial superficial, dada por un modelo depseudo-potencial unidimensional [4] que tiene en cuenta efectos de la estructurade bandas del metal. La aproximación BSB-V propuesta se aplicó al cálculo deprobabilidades doble diferenciales de fotoemisión -resueltas en energía y ángulo delelectrón emitido- desde la banda de valencia de superficies de aluminio y berilio. Como resultado de esta investigación se encontró que en el caso del berilio la estructura de bandas electrónica ejerce una notable inuencia sobre las distribucionesde electrones emitidos, mientras que para el aluminio tales efectos juegan un papelmenor. El método BSB-V nos permitió además analizar la contribución de los estadoselectrónicos superficiales (SESs, por sus siglas en inglés) parcialmente ocupados,hallándose que para la superficie de berilio estos estados producen modificaciones quepodrían ser experimentalmente observables en los espectros de emisión electrónica. Por otra parte, con la motivación de determinar los efectos debidos a la orientacióncristalográfica del material se evaluaron las distribuciones electrónicas para dosdiferentes caras del aluminio - Al(111) y Al(100) - observándose que las diferenciasentre los espectros correspondientes dependen fuertemente de los parámetros delpulso. Los resultados de la aproximación BSB-V fueron también contrastados convalores derivados a través de la resolución numérica de la ecuación de Schrëodingerdependiente del tiempo (TDSE), encontrándose una excelente concordancia, lo quebrinda confiabilidad al modelo propuesto. También se analizó el rol desempeñado por el potencial inducido dentro del modelo BSB-V. Dicho potencial describe la respuesta electrónica dinámica del material alcampo eléctrico externo, la cual, dependiendo de las características del pulso, puedealterar marcadamente los espectros de emisión electrónica. En particular, sus efectosse tornan visiblemente evidentes para pulsos con frecuencia portadora cercana a ladel plasmón superficial, donde aparecen contribuciones resonantes, y para pulsos conbaja frecuencia, en el rango infrarrojo, en donde el comportamiento del material seasemeja al correspondiente caso estático. Por otra parte, dado que recientemente se publicaron resultados experimentales deemisión fotoelectrónica desde una superficie de magnesio [2], obtenidos con la técnicade espectroscopía de atto-segundos, se calcularon distribuciones fotoelectrónicas paraesta superficie considerando pulsos con diferentes duraciones y frecuencias, trazandoasí un camino para avanzar con el desarrollo de la descripción teórica del problema. En la segunda parte de la tesis se investiga la difracción de átomos rápidosde helio que inciden en forma rasante sobre una superficie de Ag(110). En estecaso los resultados fueron comparados con datos experimentales del grupo de P. Roncin (Universitè Paris-Sud, Francia), con el que se trabajó en colaboración,siendo los patrones de difracción experimentales una herramienta extremadamentesensible para probar el modelo de potencial superficial. En este caso la interacciónproyectil-superficie fue representada con un modelo ab-initio derivado en el marco de la teoría de funcional densidad (DFT), mientas que el proceso de colisión elástica,característico de la difracción, fue descripto por medio de la aproximación Superficial Eikonal (SE). La aproximación SE es un método de onda distorsionada que tieneen cuenta la interferencia cuántica entre las contribuciones procedentes de diferentestrayectorias del proyectil, las cuales son evaluadas a partir de la dinámica clásicaconsiderando la completa corrugación del potencial superficial. A partir del buenacuerdo observado entre las distribuciones de momento teóricas y experimentalescorrespondientes a incidencia a lo largo de diferentes direcciones cristalográficas seconcluyó que el modelo de potencial propuesto brinda una adecuada descripción dela interacción superficial en el rango de energías perpendiculares a la superficie delorden de los cientos de meV . Dado que en los procesos de GIFAD desde superficies metálicas lastransiciones inelásticas son consideradas una fuente importante de decoherencia, seestudió también la energía perdida por los átomos de helio axialmente dispersadosdesde la superficie de Ag(110) con el fin de investigar la influencia de los procesosdisipativos en los patrones de difracción. Las distribuciones finales de momento delproyectil fueron evaluadas dentro de un formalismo semi-clásico que incluye efectosdisipativos debido a excitaciones electrón-hueco por medio de una fuerza de friccióndependiente de la densidad electrónica local. Para incidencia a lo largo de unadirección de bajo índice cristalográfico, con una dada energía de impacto, el modelopredice la presencia de marcadas estructuras en el espectro de pérdida de energía, lascuales proporcionan información detallada acerca de la dependencia de la pérdida deenergía con la trayectoria del proyectil. Sin embargo, estas estructuras desaparecencompletamente cuando se toma en cuenta la dispersión experimental del haz incidente,dando lugar a una distribución de pérdida de energía suave, en buen acuerdo con losdatos experimentales disponibles [3]. Además, nuestros resultados sugieren que losprocesos inelásticos producen un fondo casi constante en la distribución de momentotransversal de los proyectiles dispersados, excepto en los extremos del espectro, dondeaparecen máximos asociados al denominado rainbow clásico. Finalmente concluimosque los patrones de difracción experimentales son bien reproducidos a partir de laadición de las contribuciones elásticas e inelásticas.

Descripción: La Falla Ovárica Prematura (FOP) es un desorden multicausal caracterizado por la desaparición o disfunción prematura de los folículos ováricos, que afecta al 1- 2% de mujeres menores de 40 años. Estas pacientes presentan amenorrea, hipoestrogenismo y elevados niveles de gonadotrofinas. La mayoría de las drogas quimioterapéuticas, tales como ciclofosfamida y doxorrubicina, poseen un fuerte efecto tóxico sobre el ovario, afectando tanto la reserva ovárica como la vasculatura. Hasta ahora, los tratamientos disponibles para FOP son poco efectivos o de alto costo económico. Este trabajo de investigación está compuesto por dos capítulos donde se evalúa la posible efectividad de dos terapias (“fotobiomodulatoria” y farmacológica) para prevenir la FOP inducida por quimioterapia. Para ello, se utilizó un modelo murino de FOP inducida por ciclofosfamida (CTX: agente alquilante). En primer lugar, se estudió el efecto protector de un tratamiento local con un láser de baja intensidad (LLL). En segundo lugar, se estudió el efecto protector de la aplicación sistémica de melatonina (MEL). Se propone como objetivo general evaluar la efectividad de estas dos terapias como nuevas estrategias no invasivas y de bajo costo para proteger al ovario de los efectos gonadotóxicos de CTX. Se ha demostrado que la terapia con láseres de baja intensidad (LLLT) es capaz de modular procesos biológicos tales como la proliferación, la apoptosis, la diferenciación celular, la inflamación, la migración y la angiogénesis. Hasta ahora ningún trabajo ha evaluado los efectos del LLL local en el ovario en condiciones patológicas. La LLLT es una herramienta de bajo costo, no invasiva y de gran versatilidad que ha demostrado tener efectos beneficiosos en el tratamiento de múltiples patologías donde las terapias farmacológicas convencionales han demostrado ser poco efectivas. La MEL es una neurohormona secretada por la glándula pineal de mamíferos y su rol principal es la regulación del ritmo circadiano. En las últimas décadas se encontró que también es sintetizada en varios órganos periféricos y que actúa en múltiples tipos celulares activando receptores específicos, MT1 y MT2. MEL es una molécula lipofílica con un fuerte efecto antioxidante, siendo capaz de ejercerlo ya sea neutralizando directamente Especies Reactivas del Oxígeno (ERO) o indirectamente mediante sus receptores. Se sabe que la quimioterapia posee efectos gonadotóxicos sobre el ovario. Los resultados mostraron que los animales que solo recibieron CTX presentaron un aumento en la atresia folicular, reducción de folículos antrales, aumento de la apoptosis, pérdida de la reserva ovárica, alteraciones vasculares y reducción en los niveles de progesterona. Todos estos efectos fueron prevenidos, al menos de manera parcial, por la aplicación local de LLLT o la aplicación sistémica de MEL. Adicionalmente, en ensayos in vitro en cultivos primarios de células de granulosa, se observó que la doxorrubicina (DOXO: antraciclina) indujo una marcada reducción en la viabilidad. Sin embargo, el LLLT fue capaz de reducir en forma parcial la apoptosis causada por la DOXO. En conclusión, los resultados presentados en este trabajo sugieren que tanto la aplicación local de LLLT como la administración sistémica de MEL son capaces de mejorar la dinámica folicular, reducir la apoptosis y mejorar el desarrollo vascular en el ovario expuesto a CTX. Por lo tanto, ambos tratamientos serían capaces de proteger al ovario de la injuria gonadotóxica causada por CTX, posicionándolos como terapias “fertoprotectoras” viables durante un tratamiento con quimioterapia. De esta manera, aquellas pacientes que han padecido cáncer y están recuperadas tendrían mayor posibilidad de concebir un hijo.

Descripción: El presente trabajo de investigación introduce una descripción de la superficiemetálica, ya sea luego de un desbaste mecánico o de un ataque químico específico,como composición de estructuras de bordes rectos en distintas direcciones superficiales,haciendo uso de la iluminación laser oblicua y unidireccional (ULOI) en elmicroscopio óptico. La intensidad I de la luz laser dispersada por la superficie de la muestra metálica,al rotar la misma un ángulo φ alrededor de un eje perpendicular a ella, exhibe máximoscuyas ubicaciones son características de cada grano cristalino. Estas curvas deintensidad luminica se deben a la difracción que sufre el haz de luz laser al incidir sobrela superficie. Se analiza la forma de uno de los máximos, es decir la curva I(φ),mostrando que una curva gaussiana ajusta bien los datos experimentales. Se consideraun posible modelo para explicar dicha curva. Dicho modelo expresa a la curvaexperimental como combinación lineal de una curva teórica, que surge de aplicar lateoría de la difracción de FRESNEL-KIRCHHOFF y el concepto de THOMAS YOUNG acerca de que la difracción es un efecto de borde, del cual emana la teoriageométrica de la difracción de KELLER. De esta combinación lineal surge la idea deconsiderar a la rugosidad superficial como composición de estructuras de bordes rectosen distintas direcciones superficiales, denominando a dicha composición rugosidadlineal. Puesto que los cálculos tienen en cuenta las propiedades del instrumentalutilizado para adquirir dichas curvas experimentales, fundamentalmente la aperturanumérica del objetivo, surge la posibilidad de plantear un nuevo concepto sobre latopografia de la superficie a distintos aumentos. Defino a dicho concepto como orden delinealidad superficial o bien invariancia del diagrama de rugosidad lineal a distintosaumentos, la cual está representada por el parámetro a) (dispersión) de la curvagaussiana, producto del ajuste de la curva experimental. Se discuten estos análisis y se realizan observaciones cualitativas para distintosmetales, como asi también para diversas redes de difracción, utilizando objetivos deaumentos 8x y 16x, y en algunos casos de 32x. Se presenta, además, una aplicación dela técnica ULOI a la metalografia, la cual consiste en el cálculo de orientacionescristalinas.

Descripción: En esta Tesis se ha desarrollado una nueva técnica de caracterización óptica desuperficies con resolución nanométrica. A la mencionada tecnica se le ha dado elnombre de Microscopio Óptico de Barrido por Intensificación de Campo (FESOM). Elprincipio de operación de esta nanoscopía se basa en la intensificación del campoeléctrico de la luz en las vecindades de una punta metálica, iluminada por un láser, quese acerca a distancias atómicas de una superficie. El campo intensificado actúa comosonda local e intensa, muy localizada, que interactúa con la superficie generando unaradiación que contiene información óptica de la superficie sensada, con altísimaresolución lateral. Se ha demostrado, de las imágenes obtenidas, una resolución mejorque 6nm en muestras metálicas. La técnica puede ser fácilmente extendida a muestrassemiconductoras o aislantes, utilizando la misma señal óptica generada como señal derealimentación del circuito de control.

Descripción: Los sensores de gases han experimentado un importante desarrollo tecnológico en la última década que se concreta con la aparición de diferentes tecnologías y nuevos materiales. Dentro de los diferentes tipos de sensores de gases, los conductométricos concentran gran parte del esfuerzo científico internacional en investigación y desarrollo, especialmente en la detección de gases como metano y monóxido de carbono. El objetivo de este trabajo consistió en la preparación de películas delgadas de óxidos semiconductores (LaFeO3, ZnO y WO3), el estudio de sus propiedades estructurales y morfológicas, y su caracterización funcional en vistas de su integración en dispositivos sensores de gases. Las películas delgadas se depositaron utilizando la técnica de Ablación Láser, variando diferentes parámetros del proceso, tales como la temperatura, la atmósfera y el tiempo de depósito. Se estudió la estructura y morfología de las capas obtenidas utilizando diferentes técnicas de caracterización, y se analizó su influencia en las propiedades funcionales de los sensores expuestos a distintas mezclas gaseosas conteniendo NO2, CO o C6H6. La Sensibilidad de los sensores en presencia de diferentes mezclas gaseosas depende fuertemente de las condiciones de trabajo utilizadas. Los sensores de LaFeO3 mostraron una alta sensibilidad en presencia de una mezcla con NOx (300 ppm) operando a 600ºC. Los microsensores de ZnO no resultaron sensibles a ninguna de las mezclas gaseosas evaluadas. Bajo ciertas condiciones de trabajo, los microsensores de WO3 resultaron apropiados para la detección de 1 ppm de C6H6; mientras que, bajo otras condiciones, dichos sensores son los más adecuados para la detección de 30 ppm de CO. Sin embargo, estos sensores no resultan adecuados para la detección de NO2.

Descripción: Esta tesis es un estudio experimental y teórico sobre sistemas ópticos quepresentan excitabilidad. La excitabilidad es un concepto que proviene de labiología, en particular de neurociencia, y se refiere a la propiedad de ciertossistemas de generar pulsos sólo cuando una perturbación externa superaun dado umbral. Cuando un sistema excitable se encuentra en presencia deruido, las fluctuaciones estocásticas pueden llevarlo por encima del umbraly así provocar una dinámica de pulsación. Nuestro trabajo se basa en lageneración de herramientas para poder validar o refutar escenarios de excitabilidady ruido en sistemas ópticos donde se conjetura la existencia deexcitabilidad. Los sistemas estudiados son tres: un láser de semiconductorcon retroacción óptica, dos tales sistemas acoplados simétricamente mediantemutua inyección de luz, y un láser de estado sólido con absorbente saturable. El procedimiento propuesto para validar o refutar escenarios de excitabilidadse basa en la modelización con sistemas dinámicos sencillos, junto conla construcción de observables adecuados con el objeto de comparar las medidasexperimentales con los resultados teóricos. De esta manera pudimosdemostrar que la dinámica de un laser de semiconductor con retroacciónóptica de moderada a fuerte puede interpretarse con un paradigma de esqueletodeterminista en dos dimensiones (con propiedades excitables) másruido. Por su parte, la dinámica de las celdas acopladas en el régimen dealta disipación pudo explicarse a partir de un 2-toro en presencia de ruido,lo que permite interpretar dos láseres con retroacción acoplados ópticamentecomo dos sistemas excitables acoplados. Por último, mostramos por primeravez excitabilidad en un láser de estado sólido con absorbente saturable. Dichosistema no es influenciado significativamente por ruido, con lo que puedenaplicarse técnicas convencionales de estimulación externa para evaluar excitabilidad.

Descripción: Fil: Marconi, Mario Carlos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Descripción: Los ensayos no destructivos involucran técnicas de análisis que permiten el estudiode materiales sin modificar sus propiedades y manteniendo sus característicasfuncionales luego del ensayo. Estas técnicas se emplean tanto en el ámbito industrialcomo en el ámbito de la investigación. Existe gran interés en el desarrollo de estetipo de herramientas, ya que permiten el ahorro de costos y tiempos en la produccióny evaluación de materiales y productos. En el método de ultrasonido láser un pulso de luz incide sobre la superficie delmaterial bajo estudio y éste es parcialmente absorbido. A partir de este fenómeno sepueden producir diversos procesos (expansión térmica, evaporación y eyección dematerial, etc.) que generan una perturbación que se propaga en el medio, denominadaultrasonido. Para generar ondas de ultrasonido con un gran ancho de bandase utilizan pulsos cortos de láser de alta potencia. Las características del ultrasonidogenerado dependen de la forma y duración del pulso, de la extensión del área iluminaday de la potencia incidente. Si la potencia incidente es demasiado alta, puedeproducirse la ablación de la superficie. La ablación es en la mayoría de los casos algoque se desea evitar, ya que deteriora el material que se está estudiando. En los ensayosno destructivos se emplean potencias en el régimen denominado termoelástico,donde el material sólo se ve afectado por la expansión térmica y, por consiguiente,su estructura no resulta afectada. En la técnica de ultrasonido láser, las ondas de ultrasonido generadas en el materialson detectadas sobre su superficie mediante métodos ópticos de interferometría. Esta técnica es de no contacto y por lo tanto es ideal para ensayar materiales ensituaciones donde el acoplamiento de un sensor con la muestra puede ser riesgosoo puede degradar la exactitud de la medición. Una de las principales ventajas de ladetección interferométrica es su gran ancho de banda, a diferencia del caso de sensoresde contacto, como por ejemplo, los transductores piezoeléctricos. No obstante, lalimitación más importante de este método de detección es su gran sensibilidad a lasdiferencias de camino óptico introducidas por el ambiente, ya sea por vibraciones,fluctuaciones térmicas, etc. En esta Tesis se desarrolla, en el marco de los ensayos no destructivos, una técnicade ultrasonido láser de características robustas. Esta técnica puede ser aplicable aúnen entornos industriales, donde las técnicas interferométricas tradicionales suelenpresentar serios problemas debido a la presencia de fuertes vibraciones. Por un lado, en este trabajo se exploran técnicas interferométricas de detecciónde ondas superficiales de ultrasonido en régimen termoelástico. Se proponen métodosde recuperación de fase que permiten obtener el desplazamiento medio de lasuperficie bajo análisis, aún en presencia de fluctuaciones en la longitud de caminoóptico de varios órdenes de magnitud mayores a las generadas por el ultrasonido. Por otro lado, se estudia la capacidad de la técnica de ultrasonido láser propuestapara caracterizar diversos aspectos de la muestra bajo análisis, como son sus constanteselásticas y su espesor. También se generan defectos controlados en las muestrasy se realiza la caracterización de su profundidad y localización a través del análisis,en tiempo y frecuencia, de las señales de ultrasonido. Para validar los resultados obtenidos experimentalmente se desarrolla un esquemanumérico que simula el fenómeno termoelástico de generación de ultrasonidoen materiales elásticos lineales, a partir de la incidencia de ondas electromagnéticas. Este método numérico permite modelar, también, la propagación de las ondas deultrasonido en presencia de defectos en el material.

Descripción: Fil: Bonazzola, Carlos R.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Descripción: En la mayoria de los experimentos de microscopía túnel asistida por láser, se modulala intensidad de la luz incidente, a fin de discriminar la señal fotoinducida de lacorriente túnel normal, y obtener la información adicional producida por la radiación. Aliluminar la muestra con un haz modulado en intensidad, la absorción no resonante de laluz produce la dilatación térmica de la punta y de la muestra a la frecuencia demodulación, oscureciendo otros posibles efectos inducidos por la radiación. Este ruidotérmico limita el empleo de luz modulada, en los experimentos de fluorescencia u ópticano lineal de campo cercano, en los que se desea una alta resolución espacial. En esta tesis se propone un método en el cual la expansión térmica a la frecuencia demodulación puede ser reducida varios órdenes de magnitud. El método se basa en lailuminación de la muestra con la interferencia producida por dos haces con diferentesdirecciones de propagación y frecuencias de modulación. El patrón de interferencia asíformado da lugar a variaciones espacialmente periódicas de temperatura en la superficiede la muestra. Al variar la frecuencia de modulación de uno de los haces respecto alotro, la fase del patrón de interferencia se mueve dando lugar a ondas viajeras dentro dela zona iluminada. Se midió la reducción en la señal inducida con este esquema deondas viajeras, obteniendo una reducción de más de tres órdenes de magnitud en lacomponente térmica de la señal.

Descripción: Los pulsos laser ultracortos (picosegundos y femtosegundos) son cada vez más importantes en ciencia y tecnología, por lo que es de gran interés el estudio de las técnicas que permiten obtenerlos. La mas difundida es la llamada Kerr lens mode locking (KLM), y es la empleada en el laser de Ti:Zafiro, que es actualmente la fuente más utilizada de pulsos ultracortos. Como los pulsos generados por estos laseres presentan a menudo una gran variedad de inestabilidades, (comportamientos cuasiperiódicos, variaciones en algunos parámetros del pulso y no en otros, y hasta caos determinístico), es importante por razones prácticas y académicas entender la dinámica resultante en detalle. En esta Tesis llamada Dinámica del mode-locking por efecto Kerr se desarrolla un modelo adecuado para describir el caso más general posible (no restringido ningún otro material activo o diseño de cavidad en particular), y se alcanza una comprensión de la dinámica del fenómeno de KLM y sus características esenciales accesible intuitivamente. También existe una aparente contradicción entre la postura de algunos autores, que sostienen que la presencia de aberturas espaciales transversales dentro de la cavidad del laser, convenientemente ubicadas son indispensables para que este tipo de funcionamiento se pueda lograr, y las evidencias teóricas y experimentales que indican que una descripción sin aberturas puede explicar satisfactoriamente gran parte del comportamiento de los laseres de Ti:Zafiro. En esta Tesis se determina que las aberturas espaciales no son indispensables para describir al KLM, independientemente del medio activo que se tome.

Descripción: Fil: Gómez, Nicolás Damián. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Descripción: La presente tesis trata sobre la caracterización y modelado de un sistema de enriquecimiento isotópico de silicio, basado en la disociación multifotónica infrarroja (DMFIR) de la molécula de SiF4. La DMFIR es un proceso que consiste en la absorción secuencial de decenas de fotones en el espectro IR hasta que se logra la disociación de la molécula de trabajo que contiene el isótopo de interés. Con el objetivo de aumentar la eficiencia de la disociación y la selectividad isotópica, se implementa la técnica DMFIR-2f que supone la utilización de dos láseres IR en forma secuencial; uno que preexcita la molécula en los primeros niveles rotovibracionales y otro que disocia las moléculas ya preexcitadas. Una primera línea de investigación consiste en la realización de experimentos con diversas técnicas de espectroscopía para determinar propiedades moleculares y la dinámica de la absorción multifotónica IR (AMFIR). El uso de la espectroscopía por transformada de Fourier (FTIR) en celda estanca permite determinar los modos normales de absorción de las diversas especies isotópicas, así como determinar los parámetros de anarmonicidad del potencial molecular. Por otro lado se caracteriza la AMFIR, también en celda estanca, con espectroscopía de absorción; irradiando con láseres pulsados TEA de CO2 en dos geometrías: colimada y enfocada. Las observaciones obtenidas permiten caracterizar la sección eficaz de absorción y estimar el grado de excitación que alcanza la molécula de trabajo. Una segunda instancia de investigación implica caracterizar la DMFIR-2f sobre un jet molecular, por medio de espectrometría de masas por tiempo de vuelo, TOF-MS. La irradiación de dicho jet se realiza con dos láseres TEA de CO2, dispuestos en forma colineal y enfocados por una misma lente. Los radicales generados se ionizan por absorción multifotónica UV, MPI, con un láser pulsado de Nd:YAG utilizado en su cuarta armónica (266nm). A partir de los espectros de masas obtenidos se definen sendos estimadores para cuantificar la eficiencia de la disociación y el grado de selectividad isotópica. A partir de todas estas observaciones, se desarrolla un conjunto de simulaciones numéricas, basadas en la teoría RRKM, para describir la dinámica poblacional de los niveles vibracionales del SiF4 y la fracción de moléculas disociadas. En este sistema de ecuaciones de balance se propone una desintonización lineal, basado en el potencial anarmónico de Morse, para modelar la sección eficaz de absorción de cada nivel vibracional. En conclusión, en la presente investigación se ha parametrizado y modelado la DMFIR-2f tanto en experimentos de celda estanca como en un jet molecular. Se observa una mejora tanto en la eficiencia de disociación como en la selectividad, de un orden de magnitud respecto de la DMFIR tradicional. Además del aporte académico para describir cuantitativamente los procesos involucrados en la absorción multifotónica IR, la técnica de separación isotópica propuesta resulta promisoria para ser aplicada a gran escala en el enriquecimiento de silicio.

Descripción: Se presenta el diseño y construcción de un láser de Titanio-Zafiro de pulsosultracortos, sus sistemas de monitoreo y se explican los efectos principales que contribuyena su funcionamiento pulsado. El láser construido emite pulsos de 50 a 100 fs de duración auna frecuencia de repetición de 90 MHz, con un ancho espectral de entre 20 y 50 nmcentrado alrededor de los 800 nm y con una potencia media de 400 mW aproximadamente. Se describe una cavidad láser del Ti:Za modificada que emite pulsos cinco veces másenergéticos que la cavidad convencional y a una frecuencia de repetición cinco veces másbaja. También se presenta un diseño de un amplificador multipasaje tipo corbata de moñogirada para la amplificación de los pulsos de láser de Ti:Za, y se analiza su desempeño apartir de un modelo teórico simple. Se expone el montaje experimental del mismo y sepresentan las pruebas realizadas. Asimismo, se detalla la construcción y características de unláser construido para bombear la etapa amplificadora. El mismo consiste en un Nd:YAG,pulsado por la técnica de modulación de perdidas, doblado intracavidad que emite pulsos de 25 ns de duración a 4 kHz y con una potencia media de 160mW a 532 nm. Se explica un método para introducir variaciones rápidas de camino óptico y unsistema óptico para monitorearlo. Como resultado de la implementación experimental, semuestra la generación de retardos del orden de los 100 ps a una frecuencia de 10 Hz. Finalmente se presenta una nueva técnica para la caracterización de pulsosultracortos en fase y amplitud. La técnica, denominada DGDOM, mide en forma directa elretardo de grupo de las componentes de frecuencia de un pulso ultracorto. DGDOM esdemostrado a partir de un desarrollo teórico, es probado a partir de simulaciones numéricasy validado en forma experimental.

Descripción: Se presentan en este trabajo nuevos sistemas para la expansión y recompresión temporal de pulsos ultracortos y la modulación de la fase espectral de los mismos. De las distintas posibilidades que estos ofrecen, nos hemos abocado particularmente a sus aplicaciones en la técnica de amplificación de pulsos con barrido en frecuencia (CPA). Se proponen sistemas para cada una de las etapas de la técnica de CPA: expansión, amplificación y recompresión de pulsos laser ultracortos.Con estos sistemas se han logrado resolver algunos de los problemas más críticos que aparecen en el proceso de amplificación de pulsos y que se traduce en pulsos mal conformados, ensanchados temporalmente y con colas que impiden su aplicación en ciertos experimentos. Se ha hecho un análisis completo de los sistemas, estudiando sus efectos sobre el pulso. Estos efectos incluyen tanto la parte temporal y espectral como la espacial. Se estudian las posibles aberraciones que estos sistemas puedan introducir y se determinan los parámetros y condiciones de funcionamiento.

Descripción: Se sintetizaron y estudiaron cuatro fotosensibilizadores de potencial aplicación en terapia fotodinámica: tetra-t-butilftalocianinato Zn(II), tetrakis(1,1-dimetil-2-ftalimido)etilftalocianinato Zn (II), tetrakis-(1,1-dimetil-2-amino)etilftalocianinato Zn (II) y tetrayoduro de tetrakis-(1,1-dimetil-2-trimetilamonio)etilftalocianinato Zn (II) en medio homogéneo orgánico y acuoso. Se determinaron las constantes de dimerización y los espectros de monómero y dímero. Se midieron los rendimientos cuánticos de fluorescencia, triplete y de formación de oxígeno singulete, y se realizó la caracterización fotofísica del estado triplete para los colorantes. Los parámetros obtenidos de las mediciones fueron evaluados teniendo en cuenta los resultados de la agregación.

Descripción: Las hemoproteínas se encuentran en todos los organismos vivos y tienen una gran variedadde funciones, desde el transporte de ligandos hasta fenómenos bioquímicos redox. Las funcionesde las hemoproteínas están típicamente asociadas a la interacción con pequeños ligandos, como O2, NO, HNO, H2S, O2-, etc. Una de las etapas fundamentales de esta interacción son la migracióndel ligando a través de la matriz proteica y su posterior unión al centro metálico del hemo. Estosprocesos pueden limitar la velocidad del proceso global, con su consecuente impacto biológicosobre el organismo en que se encuentra la hemoproteína. La complejidad de las hemoproteínas en función de su estructura, o condiciones del medio (temperatura, presión, etc) requieren de la utilización de diversos enfoques para abordar unestudio de los procesos mencionados. El presente trabajo de tesis tuvo como objetivo estudiar, a partir de estudios teóricos, ymétodos tanto de simulación computacional como experimentales, el proceso de migración y uniónde ligandos a hemoproteínas. En primer lugar, se abordó un estudio teórico sobre los estimadores de energía librederivados de la ecuación de Jarzynski, para distribuciones de trabajo generalmente obtenidas ensimulaciones de dinámica molecular guiada, tomando como caso paradigmático la migración deligandos en metaloproteínas. En segundo lugar, se estudió mediante diversas técnicas de simulación computacionalclásica y multi-escala cuántico-clásica (QM/MM) la especiación de especies de sulfuro (H2S) enhemoproteínas, utilizando además las metodologías desarrolladas en el primer capítulo. Finalmente, se estudió mediante técnicas experimentales de láser flash fotólisis el efectode la temperatura en la migración y unión de ligandos diatómicos en hemoglobinas truncadaspertenecientes a bacterias que habitan en condiciones diferentes de temperatura: P. Haloplanktis, B. Subtilis, y T. Fusca, que son consideradas psicrófilas, mesófilas, y termófilas, respectivamente.