Estudio de las propiedades dinámicas de sistemas magnéticos con redes neuronales y otros sistemas complejos

En este proyecto continuaremos estudiando algunas propiedades dinámicas de diferentes sistemas complejos, con especial énfasis en vidrios de spin, redes neuronales y autómatas celulares aplicados a modelos de evolución biológica. En vidrios de spin estamos analizando la dependencia entre los diagramas dinámicos obtenidos utilizando la técnica de propagación de daños y aquellos obtenidos estudiando el decaimiento de la función de autocorrelación. Este estudio pretende contribuir a entender los mecanismos microscópicos responsables del surgimiento de "ageing", entendiendo por éste a la dependencia de algunas cantidades con la historia de la muestra. En redes neuronales seguiremos dos líneas: en primer lugar, introducir componentes más realistas desde el punto de vista biológico, a fin de entender los mecanismos fisiológicos de las diferentes funciones cerebrales. En segundo lugar, estamos interesados en utilizar el modelo de Hopfield para red neuronal como por ejemplo de sistema complejo controlable a partir del cual estamos tratando de entender cómo la estructura del espacio de fases influye en la dinámica del sistema. Finalmente, continuaremos trabajando con el modelo Bak-Sneppen para evolución biológica de especies interactuantes y el surgimiento de "ageing" en el estado auto crítico. Objetivos generales y específicos (...) 1. Estudio de la relación entre el fenómeno de "ageing" y la sensibilidad del proceso dinámico a las condiciones iniciales. (...) 2. Estudio del efecto de la formación de dominios en la dinámica de no-equilibrio de modelos de vidrios de spin y ferromagnéticos. (...) 3. Estudio de la influencia de la estructura del espacio de configuraciones en la dinámica de no-equilibrio. (...) 4. Inclusión de ingredientes biológicamente realistas. (...) 5. Auto criticalidad forzada por secuencias deterministas. (...)

Estudio de propiedades interfaciales de interés en electroquímica, catálisis heterogénea y corrosión

La estructura y propiedades de la interfase electroquímica son el resultado de las interacciones que se producen entre los distintos componentes de una solución electrolítica y el electrodo metálico. En particular, las interacciones anión/metal han sido objeto de considerable interés en los últimos años gracias al desarrollo de nuevas técnicas que han permitido el estudio tanto in situ como ex situ de las características de este enlace de adsorción. Los iones específicamente adsorbidos modifican la distribución de carga y la estructura de la interfase y consecuentemente influencian los procesos que ocurren en ella. De allí que la comprensión de las interacciones anion/electrodo es de fundamental importancia en relación con procesos electroquímicos de relevancia tales como corrosión, UPD y electrocatálisis. Por ello, hemos encarado el estudio de procesos de adsorción de aniones sobre superficies metálicas desde un punto de vista teórico utilizando métodos mecánico cuánticos. El objetivo general de este proyecto es lograr una comprensión a nivel atómico-molecular de los procesos de adsorción en la interfase metal/vacío y metal/solución. Los estudios de adsorción de aniones tienen como objetivo entender desde un punto de vista molecular la naturaleza de procesos tales como fosfatizado de metales, corrosión, disolución de óxidos, cambios de reactividad por el agregado de aditivos, etc. pues la primera etapa de todos estos procesos siempre involucran la adsorción de aniones sobre la superficie. Por ello es necesario realizar simulaciones realísticas que representen adecuadamente el entorno de la interfase electroquímica. Por lo tanto, para poder entender las interacciones anión/metal en la interfase electroquímica es necesario considerar la adsorción de aniones hidratados sobre superficies metálicas como así también la coadsorción de aniones con moléculas de agua y otros aniones. Este grado de complejidad constituye nuestro objetivo general para poder comprender procesos macroscópicos tales como los de corrosión a nivel molecular. Los objetivos específicos de este proyecto son el estudio de las distintas propiedades del enlace anión/metal tales como la energía de adsorción, la transferencia de carga del anión al metal y relajación del anión como consecuencia del proceso de adsorción. Estas propiedades se investigarán tanto para aniones hidratados como no hidratados en presencia de campos eléctricos aplicados externamente y comparables con los que existen en una interfase electroquímica. Se continuarán los estudios de oxoaniones y ahora se considerará la hidratación de ellos, especialmente sulfato. El objetivo en este caso es comprender la influencia de la capa de hidratación en el enlace anión/metal. También se estudiará la influencia del campo eléctrico en la geometría de adsorción de moléculas de agua. El objetivo en este caso es comprender el mecanismo de disociación del agua por efecto del campo eléctrico en sus productos de descomposición: OH- y H3O+.

MATERIALES CON PROPIEDADES MAGNÉTICAS Y MULTIFERROICAS

Los materiales con propiedades multiferroicas, los materiales mesoporosos y óxidos mixtos con propiedades magnéticas constituyen en la actualidad temas de alto interés científico y con potencial para la búsqueda de aplicaciones tecnológicas. En este proyecto se estudiarán materiales con propiedades magnéticas y multiferroicas con potenciales aplicaciones tecnológicas. Basándonos en la amplia experiencia y reconocida trayectoria del Grupo Ciencia de Materiales en el estudio de materiales magnéticos, se desea continuar y profundizar el estudio de materiales, técnicas de producción y de caracterización recientemente incorporados al espectro de posibilidades de investigación del grupo. Los materiales serán producidos principalmente empleando las técnicas de aleado mecánico, síntesis química, electrodeposición y deposición láser pulsada. Estos materiales producidos, serán caracterizados en su morfología y por sus propiedades funcionales utilizando técnicas de caracterización disponibles en el grupo de investigación (difracción de rayos X, magnetometría de muestra vibrante(VSM), Calorimetría diferencial y balanza termogravimétrica (DSC-TGA), microscopia electrónica de barrido (SEM), Microanálisis (EMPA)) como las que se acceden a través de la Red Nacional de Magnetismo (SQUID, PPMS ). También se incluirán otras técnicas de caracterización a las cuales se accede mediante convenios específicos.

EFECTO DEL ALMIDÓN DAÑADO SOBRE LAS PROPIEDADES DE LAS MASAS PANARIAS Y LA CALIDAD DE LOS PANIFICADOS

Argentina procesó en los últimos años alrededor de 5 millones de toneladas de trigo pan anualmente, y obtuvo poco menos de 4 millones de toneladas de harina de trigo. El 86% de la producción de harina de trigo tuvo como destino el mercado interno. El producto se industrializó de diferente manera: 71,3% para elaborar pan de panadería, 8,6% para pastas, 8,1% para consumo como harina fraccionada y otros, 7,3% para galletitas y bizcochos y 4,7% para pan industrial (SAGPyA). Las semillas de los cereales necesitan almacenar energía para el desarrollo posterior del embrión, la principal molécula de reserva es el almidón. Durante la molturación de los granos de cereales, en la obtención de harinas, una fracción de los gránulos es lesionada, produciendo así lo que se denomina almidón dañado. El almidón dañado afecta las propiedades de las harinas, fundamentalmente, provoca un aumento en la capacidad de absorción de agua, lo que produce masas de difícil manipulación y, en ciertos productos, como galletitas, afecta los tiempos de cocción de los productos debido a que se deben eliminar excedentes de agua. En productos con mayor contenido de agua y con largos períodos de fermentación, como el pan, el incremento en el contenido de gránulos dañados de almidón disminuye la consistencia de las masas. Pese al avance en el conocimiento de las modificaciones en las propiedades de las harinas que produce la presencia de almidón dañado, no se ha establecido claramente su incidencia sobre la calidad panadera de las harinas independientemente del papel que juegan los demás componentes. Además, poco se conoce hasta el momento sobre las posibles acciones que puedan contribuir a compensar los efectos del almidón dañado sobre los productos de panificación, y las modificaciones que podrían llegar a generarse, sobre los parámetros reológicos de las masas y la calidad del pan, a causa de los efectos de una posible mitigación. En el presente proyecto se plantea como objetivo general estudiar la influencia del contenido de almidón dañado sobre la calidad de las harinas para elaborar productos de panificación y analizar los efectos ocasionados por el uso de enzimas en la atenuación de los inconvenientes provocados por el almidón dañado. Se plantea los objetivos específicos: (i) Evaluar el efecto del contenido de almidón dañado sobre las pruebas fisicoquímicas utilizadas para predecir la calidad de las harinas. (ii) Analizar el efecto del contenido de almidón dañado sobre el comportamiento reológico, la microestructura de las masas y las transiciones de fase sufridas por el almidón. (iii) Estudiar el impacto del almidón dañado sobre la calidad de los productos de panificación. (iv) Investigar el efecto del contenido del almidón dañado sobre el envejecimiento del pan. (v) Estudiar el posible efecto mitigante de diferentes enzimas sobre los problemas de calidad derivados de harinas con niveles elevados de almidón dañado.

ROL DE CATALASA CEREBRAL Y LA FORMACION DE ACETALDEHIDO SOBRE LAS PROPIEDADES MOTIVACIONALES DE ETANOL EN RATAS EXPUESTAS PERINATALMENTE A BAJAS DOSIS DE PLOMO

El plomo (Pb) es un neurotóxico del desarrollo con capacidad para alterar el balance redox del organismo y la actividad de enzimas antioxidantes, incluyendo catalasa (CAT). El etanol es una droga adictiva cuyos efectos motivacionales serían mediados por el acetaldehído, proceso catalizado por la enzima CAT cerebral. En base a estas consideraciones y a experimentos previos que demuestran un mayor consumo voluntario de etanol en ratas perinatalmente expuestas al Pb, se postula que esta enzima sería un sitio de acción común entre Pb (que induciría su activación a partir de la mayor producción de especies oxigenadas reactivas) y etanol (debido a la potenciación de la actividad de CAT producto de altas concentraciones de etanol en cerebro). En el presente proyecto se propone medir, en animales que han adquirido un patrón estable de consumo de etanol, la expresión cerebral de CAT por técnicas de Western blot y su actividad por técnicas espectrofotométricas en respuesta a: a) aminotriazol: AT (inhibidor de CAT; ver antecedentes), b) ácido 3-nitropropiónico: 3-NPA (activador de CAT), c) PEN, penicilamina (agente secuestrador de acetaldehído) y d) cianamida CIAN, inhibidor del metabolismo de acetaldehído). Se espera que la actividad y la abundancia de CAT estén influenciadas por la exposición a Pb y etanol y que respondan a las manipulaciones farmacológicas. Estos resultados serán complementados por mediciones de los niveles de etanol y acetaldehído en sangre. Se evaluará además la adquisición y reinstalación de las propiedades reforzantes tanto de etanol como de acetaldehído en la prueba de condicionamiento pavloviano asociado a un contexto. De observarse adquisición y/o reinstalación, se intentará bloquearla con AT o PEN, o por el contrario, restablecerla/potenciarla con 3-NPA o con CIAN. Se esperaría que el mayor consumo voluntario de etanol condicione una mayor conducta de búsqueda de la droga en el paradigma de preferencia a un sitio y que estas conductas puedan ser moduladas farmacológicamente por los agentes arriba descriptos. Estos resultados aportarán evidencias para el estudio de los mecanismos de acción de cada tóxico en particular, y para una nueva área de la Toxicología, la toxicidad de mezclas.

Desarrollo sustentable de geoestructuras compuestas por suelo loéssico compactado mejorado con agregado de materiales estabilizantes. Sustainable development of compacted loess soil geo-structures with addition of stabilizing materials.

Los suelos estabilizados mediante compactación, permiten obtener materiales con ventajas ténicas y economicas en diferentes tipos de obras de ingeniería. Ejemplos de su uso se tiene en bases viales de autopistas, rutas o calles urbanas, pistas de aterrizaje, barreras de contención para enterramientos sanitarios o lagunas de estabilización, apoyos de plateas para fundación de edificios, losas industriales, entre otras aplicaciones. Las fallas en este tipo de construcciones pueden resultar en catástrofes ambientales, sociales y elevadas pérdidas económicas, por lo que resulta de gran importancia optimizar el diseño e incrementar la seguridad de este tipo de construcciones. Las obras con estas características involucran grandes volúmenes y/o superficies que requieren controles sistemáticos durante su desarrollo, a los fines de garantizar el cumplimiento de las propiedades de los materiales establecidos en la etapa de diseño. De esta forma, es necesario contar con ensayos de campo sencillos, confiables y eficientes que permitan identificar propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas. Las geoestructuras generadas mediante la compactación del suelo próximo al sector de construcción pueden funcionar adecuadamente, con reducidos costos de material y transporte. Su estabilización puede ejecutarse en forma natural, o con la incorporación de agregados minerales como bentonita, cal o cemento. Estas incorporaciones mejoran las propiedades hidráulicas y mecánicas del material, optimizando el comportamiento requerido para la obra. Para establecer la forma en la que estos minerales modifican el comportamiento del suelo local compactado deben realizarse investigaciones especiales con los materiales involucrados. En el ámbito internacional existen numerosas investigaciones sobre comportamiento de suelos compactados, no obstante, si bien aportan antecedentes para la planificación de estudios locales, sus resultados no pueden trasladarse de manera directa. Las características propias del suelo local constituye la principal variable debido a la diversidad en las propiedades geotécnicas de cada Región. Esta investigación, se focaliza en el empleo de suelos limosos de la formación loéssica de la zona central de Argentina. Los suelos de la llanura cordobesa poseen comportamientos particulares, los cuales son contemplados en los diseños presentados como resutado de las investigaciones internacionales. Esta particularidad se relaciona con su inestabilidad, lo que los clasifica como suelos colapsables. Los resultados obtenidos en este trabajo podrán ser extendidos a una gran superficie de la Provincia de Córdoba y a la Región Pampeana en general, a los fines de establecer recomendaciones de diseño y construcción para la confección de Pliegos de Especificaciones Técnicas de diferentes tipos de obras públicas y privadas. El estudio contempla la ejecución de un plan experimental a escala de laboratorio y campo. Los materiales corresponden a suelo limosos puros, y diferentes agregados tales como bentonita, cal y cemento. Se planifican ensayos para evaluar el desempeño del material, a partir de la confección de muestras preparadas con diferentes condiciones de compactación (energía, humedad y método), y en forma de mezcla con los distintos tipos de agregados. Se realizarán ensayos de permeabilidad en celdas de pared rígida y flexible, junto a ensayos mecánicos de compresión confinada, simple y triaxial. Para el trabajo experimental de campo se prevé la ejecución de terraplenes de prueba instrumentados con tensiómetros e infiltrómetros para evaluar el comportamiento hidraúlico en el tiempo, junto con ensayos de penetración y plato de carga para la caracterización mecánica. En forma conjunta se propone el desarrollo de modelos numéricos de caracterización hidromecánica. Stabilized soils by compaction, produce materials technical and economic advantages in different types of engineering works. For example, road bases in highways, roads or city streets, containment barriers for sanitary landfill or stabilization ponds, foundation support of building, industrial flat, and other applications. Failures can result in environmental catastrophes, social, and economic loss, so it is important to optimize the design and increase the safety of such buildings. These works involve large surfaces that require systematic tests during construction, so it is necessary to have simple field tests, reliable and efficient to identify physical, mechanical and hydraulic properties. The geo-structures generated by local soil compaction have reduced material and transportation costs. Stabilization can be naturally, or with the addition of mineral aggregates as bentonite, lime and cement. These additions improve the hydraulic and mechanical properties of the material. So, special investigations should be conducted with the materials involved. There are many international studies on compacted soils behavior but their results can not be transferred directly due to the particularities of regional soils. For this research silty soils of central Argentina are the main focus. The soils of Córdoba plains are instability, so are classified as collapsible soils. The results obtained in this work may be extended to a large area of the Province of Cordoba and the Pampas region in general, in order to establish design and construction recommendations. The study includes laboratory and field tests. The materials are pure silty soil, and different aggregates such as bentonite, lime and cement. Tests are planned to evaluate the performance. Laboratory includes rigid and flexible wall cells, confined, triaxial and simple compression tests. For field experimental instrumented embankments will be constructed. A numerical hydromechanical model will be developed.

Síntesis y propiedades fisicoquímicas de estructuras moleculares fotoactivas derivadas de macrociclos tetrapirrólicos y fullereno C60

En el presente plan se diseñaran y sintetizaran nuevas estructuras moleculares derivadas de macrociclos tetrapirrólicos y fullereno C60. Posteriormente, se evaluarán sus propiedades fisicoquímicas y fotodinámicas con el fin de utilizarlos como fotosensibilizadores en la inactivación fotodinámica (PDI) de microorganismos. La síntesis de porfirinas se realizará por la condensación de dipirrometanos, sustituidos en la posición meso, con una mezcla binaria de benzaldehídos catalizada por ácido. Los grupos sustituyentes serán seleccionados de acuerdo a las características del macrociclo pirrólico que se desee obtener. Otra familia de compuestos con propiedades interesantes como fotosensibilizadores son los derivados de fullereno C60, los cuales serán sintetizados mediante la cicloadición 1,3-dipolar entre la función aldehído del sustituyente elegido y el fullereno C60, en presencia de N-metilglicina.Una alternativa interesante de nuevos compuestos para ser evaluados como agentes fotodinámicos son las díadas constituidas por estructuras con diferentes características dadora y aceptora de electrones, tal como porfirina-C60. Estas macromoléculas, son capaces de formar estados de separación de carga fotoinducido, lo que permite no sólo inactivar microorganismos en presencia de oxígeno, sino también en condiciones anóxicas dependiendo del microentorno en el cual se encuentre. La actividad fotodinámica de los nuevos agentes fototerapéuticos será evaluada medios homogéneos y en sistemas microheterogéneos, tales como micelas y ciclodextrinas conteniendo sustratos biológicamente activos. Estos estudios permitirán seleccionar los posibles sensibilizadores para ser aplicados en la PDI. Por lo tanto, el proyecto propone la acción combinada de un fotosensibilizador efectivo, activado por la luz visible en el medio biológico, para producir especies reactivas de oxígeno, las cuales causan un efecto citotóxico que conduce a la muerte celular.

Desarrollo de vacunas orales basado en las propiedades protectivas y adyuvantes de las proteínas variables de superficie (VSPS) de giardia lamblia.

El protozoario parásito intestinal Giardia lamblia es el único microorganismo que coloniza el intestino superior de vertebrados, incluyendo al hombre. Esto es posible porque el mismo está recubierto de una densa capa protectora de proteínas ricas en cisteína que evitan la “digestión” del parásito por el pH ácido del estómago y la acción de las proteasas intestinales, llamadas VSPs por su sigla en Inglés. Nuestra hipótesis de trabajo es que estas VSPs pueden ser utilizadas para transportar antígenos vacunales para su administración por vía oral. Como se sabe, la mayoría de los agentes patógenos entran al cuerpo a través de las mucosas. Por ello, ya que las VSPs son capaces de inducir una fuerte respuesta inmune mucosal se desarrollarán diferentes estrategias para verificar su potencial utilización en formulaciones vacunales orales. Se comenzará con el modelo de Influenza y luego con otras enfermedades infecciosas de relevancia social.

Numerical investigation of micro and macro mechanical behaviour of granular media via a discrete element approach

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Diss., 2009

Identification technique of mechanism-based constitutive model for cast iron under thermo-mechanical loads

Magdeburg, Univ., Fak. für Maschinenbau, Diss., 2015

Reduction, Linearization and stability of relative equilibria for mechanical systems on riemannian manifolds

Consider a Riemannian manifold equipped with an infinitesimal isometry. For this setup, a unified treatment is provided, solely in the language of Riemannian geometry, of techniques in reduction, linearization, and stability of relative equilibria. In particular, for mechanical control systems, an explicit characterization is given for the manner in which reduction by an infinitesimal isometry, and linearization along a controlled trajectory "commute." As part of the development, relationships are derived between the Jacobi equation of geodesic variation and concepts from reduction theory, such as the curvature of the mechanical connection and the effective potential. As an application of our techniques, fiber and base stability of relative equilibria are studied. The paper also serves as a tutorial of Riemannian geometric methods applicable in the intersection of mechanics and control theory.

Diseño, fabricación y calibración de un dispositivo para la caracterización de las propiedades termofísicas en materiales secos de alta resistencia térmica y baja temparatura de uso

El presente proyecto final de carrera contiene el diseño, fabricación y calibración de un conductímetro térmico para materiales secos de alta resistencia térmica, realizado dentro de los límites impuestos por la norma. Se describen detalles constructivos, de fabricación, parámetros a tener en cuenta, y pasos a seguir para la realización del ensayo y para la certificación de los resultados. También se ha realizado el calibrado del dispositivo, un presupuesto detallado de la fabricación, y un estudio de sostenibilidad tanto para el proyecto como para cada ensayo realizado.

Tratamiento del señal por computador: detección de fallos mecánicos mediante análisis espectral

En aquest projecte s'ha investigat i desenvolupat una eina per a la detecció de falles mecàniques en entorns controlats. Aquest programa analitza l'espectre dels senyals acústics aconseguits mitjançant el micròfon del PC i n'estudia estadísticament les propietats –mitjana i desviació estàndard- per tal de poder diferenciar els nous senyals que capturi. S'ha experimentat amb el cas real d'un motor de corrent continu i s'han obtingut resultats de més del 90% d'encert a l'hora de detectar el seu estat.

Superficial and deep changes of cellular mechanical properties following cytoskeleton disassembly.

The cytoskeleton, composed of actin filaments, intermediate filaments, and microtubules, is a highly dynamic supramolecular network actively involved in many essential biological mechanisms such as cellular structure, transport, movements, differentiation, and signaling. As a first step to characterize the biophysical changes associated with cytoskeleton functions, we have developed finite elements models of the organization of the cell that has allowed us to interpret atomic force microscopy (AFM) data at a higher resolution than that in previous work. Thus, by assuming that living cells behave mechanically as multilayered structures, we have been able to identify superficial and deep effects that could be related to actin and microtubule disassembly, respectively. In Cos-7 cells, actin destabilization with Cytochalasin D induced a decrease of the visco-elasticity close to the membrane surface, while destabilizing microtubules with Nocodazole produced a stiffness decrease only in deeper parts of the cell. In both cases, these effects were reversible. Cell softening was measurable with AFM at concentrations of the destabilizing agents that did not induce detectable effects on the cytoskeleton network when viewing the cells with fluorescent confocal microscopy. All experimental results could be simulated by our models. This technology opens the door to the study of the biophysical properties of signaling domains extending from the cell surface to deeper parts of the cell.

Caracterización y comparación de las propiedades mecánicas de dos chapas de acero avanzado de alta resistencia (AHSS): TRIP800 y DP800

En el presente trabajo, se lleva a cabo un estudio sobre las propiedades mecánicas de chapa de dos aceros avanzado de alta resistencia. La búsqueda de un modelo teórico que defina su comportamiento en régimen plástico, así como la comparativa de sus resultados con el fin de predecir su comportamiento en etapas de conformado, y ayudar a optimizar los resultados en simulación mediante elementos finitos. También se añade un ejemplo de simulación para ver la importancia de la precisión del cálculo de las propiedades mecánicas en este campo.