First-principles study of the electronic structure and dynamical electronic excitations of strong spin-orbit metal Pb: bulk, surface and nanosized films

En la presente tesis se ha realizado el estudio de primeros principios (esto es, sinhacer uso de parámetros ajustables) de la estructura electrónica y la dinámica deexcitaciones electrónicas en plomo, tanto en volumen como en superficie y en formade películas de espesor nanométrico. Al presentar el plomo un número atómico alto(82), deben tenerse en cuenta los efectos relativistas. Con este fin, el doctorando haimplementado el acoplo espín-órbita en los códigos computacionales que hanrepresentado la principal herramienta de trabajo.En volumen, se han encontrado fuertes efectos relativistas asi como de lalocalización de los electrones, tanto en la respuesta dieléctrica (excitacioneselectrónicas colectivas) como en el tiempo de vida de electrones excitados. Lacomparación de nuestros resultados con medidas experimentales ha ayudado aprofundizar en dichos efectos.En el estudio de las películas a escala nanométrica se han hallado fuertes efectoscuánticos debido al confinamiento de los estados electrónicos. Dichos efectos semanifiestan tanto en el estado fundamental (en acuerdo con estudiosexperimentales), como en la respuesta dieléctrica a través de la aparición y dinámicade plasmones de diversas características. Los efectos relativistas, a pesar de no serimportantes en la estructura electrónica de las películas, son los responsables de ladesaparación del plasmón de baja energía en nuestros resultados.

Mechanisms of Toxicity of Ag Nanoparticles in Comparison to Bulk and Ionic Ag on Mussel Hemocytes and Gill Cells

Silver nanoparticles (Ag NPs) are increasingly used in many products and are expected to end up in the aquatic environment. Mussels have been proposed as marine model species to evaluate NP toxicity in vitro. The objective of this work was to assess the mechanisms of toxicity of Ag NPs on mussel hemocytes and gill cells, in comparison to ionic and bulk Ag. Firstly, cytotoxicity of commercial and maltose stabilized Ag NPs was screened in parallel with the ionic and bulk forms at a wide range of concentrations in isolated mussel cells using cell viability assays. Toxicity of maltose alone was also tested. LC50 values were calculated and the most toxic Ag NPs tested were selected for a second step where sublethal concentrations of each Ag form were tested using a wide array of mechanistic tests in both cell types. Maltose-stabilized Ag NPs showed size-dependent cytotoxicity, smaller (20 nm) NPs being more toxic than larger (40 and 100 nm) NPs. Maltose alone provoked minor effects on cell viability. Ionic Ag was the most cytotoxic Ag form tested whereas bulk Ag showed similar cytotoxicity to the commercial Ag NPs. Main mechanisms of action of Ag NPs involved oxidative stress and genotoxicity in the two cell types, activation of lysosomal AcP activity, disruption of actin cytoskeleton and stimulation of phagocytosis in hemocytes and increase of MXR transport activity and inhibition of Na-K-ATPase in gill cells. Similar effects were observed after exposure to ionic and bulk Ag in the two cell types, although generally effects were more marked for the ionic form. In conclusion, results suggest that most observed responses were due at least in part to dissolved Ag.