Estudio de las capas de acoplamiento y alternativas al reflector de Bragg en estructuras BAW-CRF

Las capas de acoplamiento son un elemento clave en los dispositivos BAW CRF. El factor de acoplamiento K de estas capas permite el diseño de una determinada respuesta. Debido al limitado número de materiales con las que implementarlas, las soluciones que utilizan capas de λ/4 ofrecen un rango discreto de K. Por otra parte, el reflector de Bragg es un mecanismo de aislamiento mecánico entre el sustrato y la estructura BAW que está formado por capas alternas de alta y baja impedancia acústica de λ/4. El problema que presenta es la reducción del factor de calidad asociado a las pérdidas producida por las ondas shear. Este proyecto presenta un método para la obtención de un rango continuo de factores de acoplamiento y estudia la mejora del factor de calidad de las estructuras BAW con reflector de Bragg partiendo de dos materiales con alta y baja impedancia acústica.

Estudi de tecnologies a través de ressonadors acoblats per a la síntesi de filtres

Aquest treball és un estudi de viabilitat sobre una tecnologia, actualment molt desenvolupada i de baix cost, per a la implementació de circuits de microones anomenada LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic), i que permet, entre altres coses, la implementació i miniaturització dels dissenys de circuits de RF i microones gràcies als processos de fabricació i als materials que empra. S’ha comparat aquesta tecnologia, que està a l’abast de la UAB ja que s’utilitza en el departament de química, amb la tecnologia utilitzada en el departament d’electrònica de la UAB, i que es basa en un substrat anomenat Rogers3010. Les característiques electromagnètiques d’uns i altres materials, i les limitacions tecnològiques i de fabricació d’ambdues tecnologies han sigut la base d’aquest estudi.

Estudi, disseny i construcció d'una sonda submarina

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. S’ha construït una sonda submarina a partir dels següents requeriments: havia de ser senzilla i barata, amb mobilitat en totes les direccions i hauria de poder visualitzar el medi per on es desplaçaria. Un cop construïda la sonda es formularen tres hipòtesis relatives a la resistència que oposa l’aigua al desplaçament de la sonda en funció de la profunditat, la temperatura i la viscositat de l’aigua. Després d’haver observat el comportament dels cossos submergits en un fluid, es va dissenyar la sonda submarina d’acord amb el principi d’Arquimedes. Per construir i dissenyar els circuits elèctrics també es va experimentar amb diferents possibilitats; finalment es va optar per un sistema de relès que controlés individualment cada receptor del circuit, motors i càmera submarina. Per contrastar les hipòtesis, mitjançant un dinamòmetre, es van prendre les mesures de la força de resistència de l’aigua al desplaçament de la sonda. La construcció de la sonda ha estat un èxit, ja que és perfectament estanca i té una bona maniobrabilitat, els motors permeten el moviment de la sonda en qualsevol direcció de l’espai i el senyal de la càmera submarina és prou bo per distingir els objectes que passin pel davant de la sonda i pel fons marí. Dues de les hipòtesis han estat contrastades; la tercera no: s’ha comprovat que la força de resistència augmenta amb la profunditat i amb la disminució de temperatura de l’aigua que envolta a la sonda; la hipòtesi de la viscositat no s’ha pogut contrastar.

Microsensors químics: ISFET i MEMFET

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. La nanobiotecnologia és una branca de la nanociència i/o nanotecnologia que previsiblement tindrà un gran creixement i impacte durant els propers anys en molts camps i especialment en el de la diagnosi i tractament de malalties. Això requereix disposar de biosensors a escala nanomètrica que siguin molt sensibles i selectius enfront d’agents químics i biològics, a fi de poder obtenir dades en temps real “in situ” a nivell cel•lular i facilitar tractaments específics i personalitzats. Un petit pas previ als nanobiosensors són els microsensors químics, que poden ser fàcilment implantats en teixits humans sense lesionar-los i proporcionar mesures freqüents o contínues del pH o de la concentració de diversos ions que són dades importants per determinar l’estat de salut d’una persona. Els sensors ISFET tenen una configuració que els permet detectar i mesurar les concentracions de ions H+, per tant mesuren el pH. Entre les seves aplicacions hi destaca la gran eficàcia en la detecció del ió H+ en petites concentracions, que, entre altres usos com els biomèdics, és de gran importància en la mesura de la qualitat dels terrenys de cultiu. Si el sensor tipus ISFET és modificat mitjançant una membrana, com es fa en el present treball, pot desenvolupar moltes aplicacions en el camp de la salut, com és el cas de la detecció de cèl•lules mortes dins el cos humà, i per tant detectar de manera precoç la necrosi.

Métodes d'aprenentatge per reforç basats en la política i la seva aplicació a la robótica

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Robot Locomotion Group del Massachusetts Institute of Technology, Estats Units, entre març i agost del 2006. Es descriu la feina portada a terme en el camp de l'aprenentatge per reforç (RL), una metodologia molt utilitzada en aprenentatge artificial. En RL, un agent intenta maximitzar un valor escalar (càstig o premi) obtingut com a resultat de la seva interacció amb l'entorn. L'objectiu d'un sistema basat en RL és el de trobar una política d'actuació òptima que relaciona l'estat de l'entorn amb una acció determinada que maximitzi la suma de reforços futurs. El principal avantatge és que no utilitza cap base de dades conegudes, així que l'agent no rep informació sobre quina decisió triar, com succeeix en molts tipus d'aprenentatge, sinó que ha de triar per descobrir aquelles accions que tenen un valor més alt, sent molt adient en robòtica aplicada. Els principals desavantatges són uns temps de convergència sovint elevats i la manca de generalització quan tractem variables contínues. Principalment, el treball s’ha centrat en l'estudi de noves i més complexes metodologies basades en RL que combinessin dos tipus d'algorismes: els basats en funcions de valor i els representats únicament per una política d'actuació. Posteriorment s'analitzà la seva aplicabilitat en aplicacions robòtiques reals. En tots els estudis i les simulacions s’ha utilitzat un braç robòtic dissenyat i contruït al laboratori. El tipus de robot, anomenat Acrobot, és un banc de proves molt utilitzat en els camps de teoria de control i aprenentatge.

Traceologia aplicada a artefactes metàl•lics prehistòrics de base coure i experimentació arqueometal·lúrgica

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Universidad Autónoma de Madrid entre abril i setembre del 2007. La traceologia, metodologia emprada per establir la funcionalitat dels artefactes arqueològics mitjançant l’estudi de les traces d’ús, ha estat tradicionalment aplicada a les eines lítiques tallades (Semenov, 1981). La seva aplicació sobre artefactes metàl•lics prehistòrics de base coure constitueix una novetat molt recent en la disciplina arqueològica. Per desgràcia, els escassos investigadors que l’han emprat ho han fet de forma parcial, sense seguir un protocol d’experimentació sistemàtic prèviament definit i acotat. Aquest fet es deu, en gran mesura, a la limitada experiència en els camps de la traceologia i de l’experimentació replicativa dels investigadors implicats(...)

Diseño de filtros basados en resonadores de onda acústica

En este trabajo veremos cómo diseñar filtros basados en resonadores de onda acústica, concretamente CRF (Coupled Resonator Filter) que incorporan un acoplamiento acústico entre los resonadores apilados. Para ello veremos la teoría ya planteada para este tipo de tecnología y partiremos de ella para diseñar CRF de órdenes mayores a los ya existentes, que permitan obtener unas altas prestaciones con un alto grado de miniaturización, algo que todavía no estaba desarrollado formalmente. Además, se pretende introducir la posibilidad de incorporar los CRF asimétricos a configuraciones CRF ya realizadas, de forma que mejoren las prestaciones debido a la inclusión de ceros de transmisión en la respuesta.

Preparació, estudi estructural i aplicabilitat de derivats de Poli-(4R)-hidroxi-L-prolina a la separació d’enantiòmers per tècniques cromatogràfiques o relacionades

La separació d’enantiòmers (isòmers òptics) és molt important en molts diversos camps, com les síntesis quirals, biologia, i en el camp de la farmacologia especialment. És per això, que es fa necessari de disposar de tècniques i mètodes analítics ràpids, fiables i sensibles per a la separació d’enantiòmers. La present tesi s’emmarca en el camp de la separació d’enantiòmers, concretament en la preparació de fases estacionàries quirals per al seu ús en cromatografia liquida. En aquest sentit, s’ha desenvolupat la síntesi i caracterització de molècules polimèriques quirals derivades de l’aminoàcid L-prolina que incorporades en matrius de gel de sílice poden constituïr columnes quirals per a la separació d’enantiòmers per cromatografia liquida. S’han estudiat les característiques enantioselectives d’aquests nous materials en la separació de molècules quirals, trobant-se ésser satisfactòriament enantioselectius. L’interès que suscita l’obtenció d’enantiòmers a gran escala fa que la recerca s’orienti a la recerca de materials amb elevada capacitat de càrrega, és a dir, que puguin donar lloc a la separació d’elevades quantitats d’enantiòmers. Amb aquesta finalitat s’han dut a terme assaigs de capacitat de càrrega, que han posat de manifest la possible aplicació d’aquests materials a la separació preparativa d’enantiòmers. També s’ha parat especial atenció a l’estudi de les característiques de la matriu de gel de sílice, assajant-se altres materials de sílice més porosos i que permeten així treballar amb fluxos més elevats tot reduint-ne el temps d’anàlisi i els costos associats a la separació preparativa d’enantiòmers. L'estudi conformacional d'aquests nous selectors també ha estat contemplat per tal d'explicar l'enantioselectivitat específica que s'observa en certs dissolvents orgànics en els qual es duu a terme la separació dels enantiòmers.

Marine biotoxins in the Catalan littoral: could biosensors be integrated into monitoring programmes?

Aquest article descriu els sensors enzimàtics i immunosensors electroquímics que s’han desenvolupat als nostres grups per a la detecció de la biotoxina marina àcid okadaic (OA), i discuteix la possibilitat d’integrar-los en programes de seguiment. Els sensors enzimàtics per a OA que es presenten es basen en la inhibició de la proteïna fosfatasa (PP2A) per aquesta toxina i la mesura electroquímica de l’activitat enzimàtica mitjançant l’ús de substrats enzimàtics apropiats, electroquímicament actius després de la seva desfosforació per l’enzim. Els immunosensors electroquímics descrits en aquest article es basen en un enzimoimmunoassaig sobre fase sòlida competitiu indirecte (ciELISA), amb fosfatasa alcalina (ALP) o peroxidasa (HRP) com a marcatges, i un sistema de reciclatge enzimàtic amb diaforasa (DI). Els biosensors presentats aquí s’han aplicat a l’anàlisi de dinoflagel·lats, musclos i ostres. Les validacions preliminars amb assaigs colorimètrics i LC-MS/MS han demostrat la possibilitat d’utilitzar les bioeines desenvolupades per al cribratge preliminar de biotoxines marines en mostres de camp o de cultiu, que ofereixen informació complementària a la cromatografia. En conclusió, tot i que encara cal optimitzar alguns paràmetres experimentals, la integració dels biosensors a programes de seguiment és viable i podria proporcionar avantatges respecte a altres tècniques analítiques pel que fa al temps d’anàlisi, la simplicitat, la selectivitat, la sensibilitat, el fet de poder ser d’un sol ús i l’efectivitat de cost. This article describes the electrochemical enzyme sensors and immunosensors that have been developed by our groups for the detection of marine biotoxin okadaic acid (OA), and discusses the possibility of integrating them into monitoring programmes. The enzyme sensors for OA reported herein are based on the inhibition of immobilised protein phosphatase 2A (PP2A) by this toxin and the electrochemical measurement of the enzyme activity through the use of appropriate enzyme substrates, which are electrochemically active after dephosphorylation by the enzyme. The electrochemical immunosensors described in this article are based on a competitive indirect Enzyme- Linked ImmunoSorbent Assay (ciELISA), using alkaline phosphatase (ALP) or horseradish peroxidase (HRP) as labels, and an enzymatic recycling system with diaphorase (DI). The biosensors presented herein have been applied to the analysis of dinoflagellates, mussels and oysters. Preliminary validations with colorimetric assays and LC-MS/MS have demonstrated the possibility of using the developed biotools for the preliminary screening of marine biotoxins in field or cultured samples, offering complementary information to chromatography. In conclusion, although optimisation of some experimental parameters is still required, the integration of biosensors into monitoring programmes is viable and may provide advantages over other analytical techniques in terms of analysis time, simplicity, selectivity, sensitivity, disposability of electrodes and cost effectiveness.

La gestió del subministrament d'aigua potable a la comarca de l'Alt Empordà

El treball tracta sobre la gestió de l’aigua a la Comarca de l’Alt Empordà i per fer-ho comença analitzant la legislació de la Unió Europea sobre gestió hidràulica i les transposicions que se n’han fet a l’estat espanyol; també es recull el que és la legislació pròpia de l’estat i la de la Comunitat Autònoma de Catalunya. En aquest darrer punt és on es comença una anàlisi més detinguda i finalment el treball es centra en la comarca de l’Alt Empordà on encara conviuen diferents maneres de gestionar l’aigua: amb xarxa mancomunada, amb pobles amb captació pròpia i alguns pobles on encara no existeix la xarxa pública d’aigua en ple segle XXI per rocambolesc que això pugui semblar. S’analitzen dins de la comarca les diferents xarxes existents, quines són les normatives que les regeixen i els seus respectius òrgans de gestió. I encara concentrant-ho més s’analitza concretament el cas de Vila-sacra (el meu poble) on la xarxa pública d’aigua es va construir tot just a partir de l’any 2003 i per tant on m’ha estat relativament fàcil seguir les passes de l’inici de l’ajuntament com a administració que s’encarrega a partir de la construcció de la xarxa, de gestionar tant la captació, com el tractament, la posterior distribució i el cobrament final d’aquesta aigua consumida pels veïns inclosos els cànons establerts per l’ACA i que després ha de liquidar a l’entitat superior. M’ha servit per analitzar quina part de la xarxa es paga amb fons municipals, quina amb la contribució dels veïns i què es considera xarxa en alta i per tant va a càrrec de l’ACA com a administració hidràulica superior a Catalunya. La conclusió del treball m’ha portat a proposar que la millor solució per una comarca especialment complicada com és l’Alt Empordà amb un gran nombre de municipis (concretament 68) seria la d’establir una xarxa mancomunada comuna a tots els municipis o potser dues si volguéssim distingir els municipis d’interior i més essencialment rurals dels de costa i que tenen una forta influència del turisme, cosa que fa que la demanda d’aigua no sigui lineal sinó que tingui pics de consum a l’estiu que és precisament l’estació més seca de l’any. En definitiva, no podem desentendre’ns d’aquest recurs tan vital perquè tots som responsables d’un ús eficient. Així, una mena d’inici d’aplicació d’aquesta solució hauria de passar per la creació d’un ens ultramunicipalista, o per exemple, aprofitar-ne un de ja creat i en ple funcionament com és la xarxa establerta pel Consorci de la Costa Brava (pels pobles de costa i turístics) i després unificar tota la resta de la comarca i que tota s’abastís directament del Pantà de Boadella. La despesa inicial de construcció de la xarxa potser seria important però el resultat analitzat amb el pas de temps necessàriament hauria de ser positiu i probablement no es tornaria a donar una situació de sequera tan crítica com la recentment viscuda, durant la qual es va arribar a aprovar un transvasament d’urgència d’aigua de l’Ebre fins a l’àrea de Barcelona. Durant aquella crisi, els embassaments van estar per sota del 30%, es van organitzar portades d’aigua en vaixell, es va restringir el reg i els usos ornamentals a les conques internes (les comarques de Barcelona, Girona i del Camp de Tarragona) i es va estar a un pas de decretar restriccions al consum humà a l’àrea de Barcelona. Aquesta situació ens va fer replantejar a tots nivells el tema del consum d’aigua i de si realment el nostre territori pot assumir o no més construcció i per tant més població o unes instal•lacions que comporten un gran consum d’aigua com per exemple més camps de golf. Un any després, el panorama és ben diferent. Els embassaments estan tots per sobre del 80%, les muntanyes dels Pirineus han acumulat durant l’hivern una generosa i inusual reserva de neu, les amenaces de restriccions han quedat enrere i els transvasaments d’aigua de les conques de l’Ebre cap a l’àrea de Barcelona, amb el conflicte polític i territorial que això comportava, han estat aparentment descartats i fora de l’agenda política del país. Però no s’ha d’oblidar que el problema continua latent.

Adquisició d'imatges en infraroig proper de baixa alçària sobre zones d'interès al Montseny (I)

En aquest informe, fem una primera avaluació d'un sistema basat en un mini-UAV, operat per l'empresa CATUAV (www.catuav.com), sobre una zona a l'est del Parc Natural del Montseny (PNM) tot comparant amb imatges adquirides l'any anterior sobre la mateixa zona, amb sistemes i plataformes aèries de primer nivell per l'Institut Cartogràfic de Catalunya i que utilitzem com a referent de qualitat. Tot assumint que les imatges produïdes pels UAV són d'una qualitat inferior als sistemes convencionals de teledetecció aerotransportada, si la qualitat i operativitat són encara suficients, aquests sistemes, donat el seu cost, poden constituir una eina important per adquirir informació d'alta resolució pel control de l'evolució de camps abandonats, de l'estat de la vegetació de ribera, de l'estat fitosanitari de cobertes forestals i plagues, de la distribució d'espècies invasores, de les conseqüències d'actuacions de restauració o aclariment del bosc, de l'impacte dels visitants etc. En concret, en aquest informe avaluem el sistema de CATUAV pel que fa a: 1) Operativitat del vol i adquisició de les imatges sobre una zona prèviament assenyalada com objectiu; 2) Operativitat del producte en quant a la localització i orientació de les imatges sobre el terreny; i 3) Qualitat radiomètrica i geomètrica de les imatges.

Condicions socioecològiques de la riera d'Arbúcies pel retorn de la llúdriga (Lutra lutra)

La llúdriga (Lutra lutra) va desaparèixer de la conca de la Tordera a causa de la pressió humana sobre ella i el seu hàbitat. Recentment les seves poblacions s’estan recuperant a las conques nord de Catalunya. En aquest context es presenta els resultats dels anàlisis dels requeriments socioecològics de la llúdriga en l’afluent del riu Tordera de la riera d’Arbúcies: qualitat del bosc de ribera, valoració de la contaminació de l’aigua i l’anàlisi de les poblacions d’ictiofauna, a més de l’estimació de l’espècie més abundant. L’evolució de l’ús i cobertes del sòl del sòl mostren que existeix una tendència augment en las masses forestals, zones urbanitzades i infraestructures; també una disminució del camps de cultiu, fruiters i vinyes. La qualitat del bosc de ribera es va valorar a partir del l’índex QBR, obtenint que la màxima qualitat es localitza en el tram alt, disminuint a mesura que s’apropa a la desembocadura al Tordera. La contaminació de l’aigua a estat valorada, per una banda analitzant la qualitat biològica a partir dels índexs IPS i BMWPC, obtenint que la qualitat de l’aigua disminueix a mesura que transcorre riu avall, segons l’IPS. Amb el BMWPC es troba que existeix una recuperació de la qualitat de l’aigua en l’últim tram. Per altra banda s’han analitzat el compostos químics que afecten a la llúdriga, obtenint que les concentracions d’aquest no són rellevants a l’aigua. S’ha analitzat l’estructura de la població d’ictiofauna present, trobant que el Barbus meridionalis és l’espècie més abundant en tots el trams, a més d’augmentar en captures a mesura que l’aigua s’apropa al aiguabarreig amb la Tordera. S’ha estimat la biomassa present d’aquesta espècie, concloent que es suficient per mantenir una població no gaire densa de llúdrigues, inferior a 0,15 individus per kilòmetre de riu.

El suro com a adsorbent del plom i el poloni

S’ha estudiat la utilització del suro com a adsorbent de metalls i radionúclids, com el plom i el poloni. Aquesta metodologia es pot aplicar en diferents camps, principalment per la separació d’aquests elements tant per a la seva posterior anàlisi com per l’eliminació i descontaminació en medis naturals. El suro és un bon adsorbent del plom, ja que de promig n’adsorbeix un 80%, i existeix dependència amb la relació superfície – volum del suro. La capacitat de càrrega màxima, a partir de les vuit hores, correspon al suro de diàmetre de partícula de 0.5 a 1 mm, amb un valor proper a 6·10-2 mmol Pb/g suro. El poloni presenta una eficiència d’adsorció menor a la del plom, d’un 50% del poloni present en la solució de càrrega inicial. Del present treball es pot concloure que el suro és un bon material adsorbent per a metalls i/o radionúclids, i per tan pot ser emprat com a una tècnica de separació i/o recuperació alternativa a les actualment establertes, sent més econòmica i biodegradable.

Desenvolupament i implementació d’una metodología d’anàlisi per a l’avaluació ambiental i localització òptima de Parcs Eòlics

A les darreres dècades a Catalunya s'ha anat intensificant la presència de diferents tipus d'instal•lacions energètiques basades en fonts renovables. En especial han proliferat els Camps Eòlics, emparats per la ferma aposta del govern català cap a aquest tipus de font energètica neta i sostenible. El procés de legalització de les mencionades instal•lacions, dins el marc de la llei 3/1998, d'Intervenció Integral de les Administracions Públiques (IIAA), passa per l'estudi de viabilitat del projecte portat a terme pels tècnics de la Direcció General de Polítiques Ambientals i Sostenibilitat del Departament de Mediambient i Habitatge. Aquest estudi de viabilitat es basa en el solapament de diverses capes d'informació cartogràfica per tal de determinar l’impacte del projecte al seu entorn. Mitjançant l'aplicació AVICEC, generada al present projecte de recerca, es modelitza i automatitza tot el procés d'anàlisi de viabilitat incloent aspectes no considerats abans, com ara la quantificació de c visual, generant un informe tipus que faciliti la pressa de decisions

Jugant amb l'atzar i la probabilitat

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. Quins científics van interessar-se per la probabilitat en els seus inicis?, quins altres van fer-la evolucionar? i quins conceptes coneixem i apliquem a l'actualitat? són preguntes que el treball teòric es proposa respondre. Pel que fa a la part pràctica del treball, el seu objectiu és el de crear un mecanisme capaç de generar nombres aleatoris a partir d'un taulell condicionat per paràmetres. El treball s'estructura en 4 blocs que aborden diversos camps de la probabilitat: la història de la probabilitat, els conceptes bàsics de la probabilitat, una introducció pràctica al mecanisme aleatori i el treball de camp. Els resultats finals rebel·len la possibilitat de generar nombres aleatoris a partir d'aparells senzills.