Desenvolupament computacional de la semblança molecular quàntica

La present Tesi Doctoral, titulada desenvolupament computacional de la semblança molecular quàntica, tracta, fonamentalment, els aspectes de càlcul de mesures de semblança basades en la comparació de funcions de densitat electrònica.El primer capítol, Semblança quàntica, és introductori. S'hi descriuen les funcions de densitat de probabilitat electrònica i llur significança en el marc de la mecànica quàntica. Se n'expliciten els aspectes essencials i les condicions matemàtiques a satisfer, cara a una millor comprensió dels models de densitat electrònica que es proposen. Hom presenta les densitats electròniques, mencionant els teoremes de Hohenberg i Kohn i esquematitzant la teoria de Bader, com magnituds fonamentals en la descripció de les molècules i en la comprensió de llurs propietats.En el capítol Models de densitats electròniques moleculars es presenten procediments computacionals originals per l'ajust de funcions densitat a models expandits en termes de gaussianes 1s centrades en els nuclis. Les restriccions físico-matemàtiques associades a les distribucions de probabilitat s'introdueixen de manera rigorosa, en el procediment anomenat Atomic Shell Approximation (ASA). Aquest procediment, implementat en el programa ASAC, parteix d'un espai funcional quasi complert, d'on se seleccionen variacionalment les funcions o capes de l'expansió, d'acord als requisits de no negativitat. La qualitat d'aquestes densitats i de les mesures de semblança derivades es verifica abastament. Aquest model ASA s'estén a representacions dinàmiques, físicament més acurades, en quant que afectades per les vibracions nuclears, cara a una exploració de l'efecte de l'esmorteïment dels pics nuclears en les mesures de semblança molecular. La comparació de les densitats dinàmiques respecte les estàtiques evidencia un reordenament en les densitats dinàmiques, d'acord al que constituiria una manifestació del Principi quàntic de Le Chatelier. El procediment ASA, explícitament consistent amb les condicions de N-representabilitat, s'aplica també a la determinació directe de densitats electròniques hidrogenoides, en un context de teoria del funcional de la densitat.El capítol Maximització global de la funció de semblança presenta algorismes originals per la determinació de la màxima sobreposició de les densitats electròniques moleculars. Les mesures de semblança molecular quàntica s'identifiquen amb el màxim solapament, de manera es mesuri la distància entre les molècules, independentment dels sistemes de referència on es defineixen les densitats electròniques. Partint de la solució global en el límit de densitats infinitament compactades en els nuclis, es proposen tres nivells de aproximació per l'exploració sistemàtica, no estocàstica, de la funció de semblança, possibilitant la identificació eficient del màxim global, així com també dels diferents màxims locals. Es proposa també una parametrització original de les integrals de recobriment a través d'ajustos a funcions lorentzianes, en quant que tècnica d'acceleració computacional. En la pràctica de les relacions estructura-activitat, aquests avenços possibiliten la implementació eficient de mesures de semblança quantitatives, i, paral·lelament, proporcionen una metodologia totalment automàtica d'alineació molecular. El capítol Semblances d'àtoms en molècules descriu un algorisme de comparació dels àtoms de Bader, o regions tridimensionals delimitades per superfícies de flux zero de la funció de densitat electrònica. El caràcter quantitatiu d'aquestes semblances possibilita la mesura rigorosa de la noció química de transferibilitat d'àtoms i grups funcionals. Les superfícies de flux zero i els algorismes d'integració usats han estat publicats recentment i constitueixen l'aproximació més acurada pel càlcul de les propietats atòmiques. Finalment, en el capítol Semblances en estructures cristal·lines hom proposa una definició original de semblança, específica per la comparació dels conceptes de suavitat o softness en la distribució de fonons associats a l'estructura cristal·lina. Aquests conceptes apareixen en estudis de superconductivitat a causa de la influència de les interaccions electró-fonó en les temperatures de transició a l'estat superconductor. En aplicar-se aquesta metodologia a l'anàlisi de sals de BEDT-TTF, s'evidencien correlacions estructurals entre sals superconductores i no superconductores, en consonància amb les hipòtesis apuntades a la literatura sobre la rellevància de determinades interaccions.Conclouen aquesta tesi un apèndix que conté el programa ASAC, implementació de l'algorisme ASA, i un capítol final amb referències bibliogràfiques.

The representation of conditional expectations of non-Gaussian noise

For Wiener spaces conditional expectations and $L^{2}$-martingales w.r.t. the natural filtration have a natural representation in terms of chaos expansion. In this note an extension to larger classes of processes is discussed. In particular, it is pointed out that orthogonality of the chaos expansion is not required.

Quasi-biennial oscillation and tracer distributions in a coupled chemistry-climate model

[ 1] We have used a fully coupled chemistry-climate model (CCM), which generates its own wind and temperature quasi-biennial oscillation (QBO), to study the effect of coupling on the QBO and to examine the QBO signals in stratospheric trace gases, particularly ozone. Radiative coupling of the interactive chemistry to the underlying general circulation model tends to prolong the QBO period and to increase the QBO amplitude in the equatorial zonal wind in the lower and middle stratosphere. The model ozone QBO agrees well with Stratospheric Aerosol and Gas Experiment II and Total Ozone Mapping Spectrometer satellite observations in terms of vertical and latitudinal structure. The model captures the ozone QBO phase change near 28 km over the equator and the column phase change near +/- 15 degrees latitude. Diagnosis of the model chemical terms shows that variations in NOx are the main chemical driver of the O-3 QBO around 35 km, i.e., above the O-3 phase change.

Time-multiplexed Laguerre-Gaussian holographic optical tweezers for biological applications

A ferroelectric liquid crystal spatial light modulator is used to generate up to 24 independently controllable traps in a holographic optical tweezers system using time-multiplexed Fresnel zone plates. For use in biological applications, helical zone plates are used to generate Laguerre-Gaussian laser modes. The high speed switching of the ferroelectric device together with recent advances in computer technology enable fast, smooth movement of traps that can be independently controlled in real time. This is demonstrated by the trapping and manipulation of yeast cells and fungal spores. (c) 2006 Optical Society of America.

Modeling distributions of immediate memory effects: No strategies needed?

Many models of immediate memory predict the presence or absence of various effects, but none have been tested to see whether they predict an appropriate distribution of effect sizes. The authors show that the feature model (J. S. Nairne, 1990) produces appropriate distributions of effect sizes for both the phonological confusion effect and the word-length effect. The model produces the appropriate number of reversals, when participants are more accurate with similar items or long items, and also correctly predicts that participants performing less well overall demonstrate smaller and less reliable phonological similarity and word-length effects and are more likely to show reversals. These patterns appear within the model without the need to assume a change in encoding or rehearsal strategy or the deployment of a different storage buffer. The implications of these results and the wider applicability of the distributionmodeling approach are discussed.