Femtosecond dynamics of molecules and clusters

The real-time dynamics of multiphoton ionization and fragmentation of molecules - Na_2 , Na_3 - and clusters - Na_n, Hg_n - has been studied in molecular beam experiments employing ion and electron spectroscopy together with femtosecond pump-probe techniques. Experiments with Na_2 and Na_3 reveal unexpected features of the dynamics of the absorption of several photons as seen in the one- and three dimensional vibrational wave packet motion in different potential surfaces and in high laser fields. Cluster size dependent studies of physical properties such as absorption resonances, lifetimes and decay channels have been performed using tunable femtosecond light pulses in resonance enhanced multiphoton ionization (REMPI) of the cluster size under investigation. This method failed in ns-laser experiments due to the ultrafast decay of the studied cluster. For Na_n, cluster we find that for cluster sizes n \le 21 molecular excitations and properties prevail over collective excitations of plasmon-like resonances. In the case of Hg_n cluster prompt formation of singly and doubly charged cluster are observed up to n \approx 60. The transient multiphoton ionization spectra show a 'short' time wave packet dynamics, which is identical for singly and doubly charged mercury clusters while the 'long' time fragmentation dynamics is different.

Theoretical study of magnetism, structure and chemical order in transition-metal alloy clusters

Research on transition-metal nanoalloy clusters composed of a few atoms is fascinating by their unusual properties due to the interplay among the structure, chemical order and magnetism. Such nanoalloy clusters, can be used to construct nanometer devices for technological applications by manipulating their remarkable magnetic, chemical and optical properties. Determining the nanoscopic features exhibited by the magnetic alloy clusters signifies the need for a systematic global and local exploration of their potential-energy surface in order to identify all the relevant energetically low-lying magnetic isomers. In this thesis the sampling of the potential-energy surface has been performed by employing the state-of-the-art spin-polarized density-functional theory in combination with graph theory and the basin-hopping global optimization techniques. This combination is vital for a quantitative analysis of the quantum mechanical energetics. The first approach, i.e., spin-polarized density-functional theory together with the graph theory method, is applied to study the Fe$_m$Rh$_n$ and Co$_m$Pd$_n$ clusters having $N = m+n \leq 8$ atoms. We carried out a thorough and systematic sampling of the potential-energy surface by taking into account all possible initial cluster topologies, all different distributions of the two kinds of atoms within the cluster, the entire concentration range between the pure limits, and different initial magnetic configurations such as ferro- and anti-ferromagnetic coupling. The remarkable magnetic properties shown by FeRh and CoPd nanoclusters are attributed to the extremely reduced coordination number together with the charge transfer from 3$d$ to 4$d$ elements. The second approach, i.e., spin-polarized density-functional theory together with the basin-hopping method is applied to study the small Fe$_6$, Fe$_3$Rh$_3$ and Rh$_6$ and the larger Fe$_{13}$, Fe$_6$Rh$_7$ and Rh$_{13}$ clusters as illustrative benchmark systems. This method is able to identify the true ground-state structures of Fe$_6$ and Fe$_3$Rh$_3$ which were not obtained by using the first approach. However, both approaches predict a similar cluster for the ground-state of Rh$_6$. Moreover, the computational time taken by this approach is found to be significantly lower than the first approach. The ground-state structure of Fe$_{13}$ cluster is found to be an icosahedral structure, whereas Rh$_{13}$ and Fe$_6$Rh$_7$ isomers relax into cage-like and layered-like structures, respectively. All the clusters display a remarkable variety of structural and magnetic behaviors. It is observed that the isomers having similar shape with small distortion with respect to each other can exhibit quite different magnetic moments. This has been interpreted as a probable artifact of spin-rotational symmetry breaking introduced by the spin-polarized GGA. The possibility of combining the spin-polarized density-functional theory with some other global optimization techniques such as minima-hopping method could be the next step in this direction. This combination is expected to be an ideal sampling approach having the advantage of avoiding efficiently the search over irrelevant regions of the potential energy surface.

Magnetic interactions between transition metal impurities and clusters mediated by low-dimensional metallic hosts: A first principles theoretical investigation

The magnetic properties and interactions between transition metal (TM) impurities and clusters in low-dimensional metallic hosts are studied using a first principles theoretical method. In the first part of this work, the effect of magnetic order in 3d-5d systems is addressed from the perspective of its influence on the enhancement of the magnetic anisotropy energy (MAE). In the second part, the possibility of using external electric fields (EFs) to control the magnetic properties and interactions between nanoparticles deposited at noble metal surfaces is investigated. The influence of 3d composition and magnetic order on the spin polarization of the substrate and its consequences on the MAE are analyzed for the case of 3d impurities in one- and two-dimensional polarizable hosts. It is shown that the MAE and easy- axis of monoatomic free standing 3d-Pt wires is mainly determined by the atomic spin-orbit (SO) coupling contributions. The competition between ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic (AF) order in FePtn wires is studied in detail for n=1-4 as a function of the relative position between Fe atoms. Our results show an oscillatory behavior of the magnetic polarization of Pt atoms as a function of their distance from the magnetic impurities, which can be correlated to a long-ranged magnetic coupling of the Fe atoms. Exceptionally large variations of the induced spin and orbital moments at the Pt atoms are found as a function of concentration and magnetic order. Along with a violation of the third Hund’s rule at the Fe sites, these variations result in a non trivial behavior of the MAE. In the case of TM impurities and dimers at the Cu(111), the effects of surface charging and applied EFs on the magnetic properties and substrate-mediated magnetic interactions have been investigated. The modifications of the surface electronic structure, impurity local moments and magnetic exchange coupling as a result of the EF-induced metallic screening and charge rearrangements are analysed. In a first study, the properties of surface substitutional Co and Fe impurities are investigated as a function of the external charge per surface atom q. At large inter-impurity distances the effective magnetic exchange coupling ∆E between impurities shows RKKY-like oscillations as a function of the distance which are not significantly affected by the considered values of q. For distances r < 10 Å, important modifications in the magnitude of ∆E, involving changes from FM to AF coupling, are found depending non-monotonously on the value and polarity of q. The interaction energies are analysed from a local perspective. In a second study, the interplay between external EF effects, internal magnetic order and substrate-mediated magnetic coupling has been investigated for Mn dimers on Cu(111). Our calculations show that EF (∼ 1eV/Å) can induce a switching from AF to FM ground-state magnetic order within single Mn dimers. The relative coupling between a pair of dimers also shows RKKY-like oscillations as a function of the inter-dimer distance. Their effective magnetic exchange interaction is found to depend significantly on the magnetic order within the Mn dimers and on their relative orientation on the surface. The dependence of the substrate-mediated interaction on the magnetic state of the dimers is qualitatively explained in terms of the differences in the scattering of surface electrons. At short inter-dimer distances, the ground-state configuration is determined by an interplay between exchange interactions and EF effects. These results demonstrate that external surface charging and applied EFs offer remarkable possibilities of manipulating the sign and strength of the magnetic coupling of surface supported nanoparticles.

2D-3D Rigid-Body Registration of X-Ray Fluoroscopy and CT Images

The registration of pre-operative volumetric datasets to intra- operative two-dimensional images provides an improved way of verifying patient position and medical instrument loca- tion. In applications from orthopedics to neurosurgery, it has a great value in maintaining up-to-date information about changes due to intervention. We propose a mutual information- based registration algorithm to establish the proper align- ment. For optimization purposes, we compare the perfor- mance of the non-gradient Powell method and two slightly di erent versions of a stochastic gradient ascent strategy: one using a sparsely sampled histogramming approach and the other Parzen windowing to carry out probability density approximation. Our main contribution lies in adopting the stochastic ap- proximation scheme successfully applied in 3D-3D registra- tion problems to the 2D-3D scenario, which obviates the need for the generation of full DRRs at each iteration of pose op- timization. This facilitates a considerable savings in compu- tation expense. We also introduce a new probability density estimator for image intensities via sparse histogramming, de- rive gradient estimates for the density measures required by the maximization procedure and introduce the framework for a multiresolution strategy to the problem. Registration results are presented on uoroscopy and CT datasets of a plastic pelvis and a real skull, and on a high-resolution CT- derived simulated dataset of a real skull, a plastic skull, a plastic pelvis and a plastic lumbar spine segment.

El impacto de los clusters basados en tecnología en el desarrollo regional: el caso del tecnopolo Futuroscope de Gran Poitiers

Un gran número de reconocidas ciudades en el mundo han llegado a niveles excepcionalesde desarrollo económico y social apalancadas por innovaciones de punta. Para laregión de Poitou-Charentes, en Francia, la presencia del parque de atracciones Futuroscopeen la ciudad de Poitiers se ha convertido en una importante atracción turística que actualmente propone una incógnita: ¿es esta infraestructura suficiente para considerar elGrand Technopole de Poitiers como un exitoso cluster de alta tecnología?Para conseguir las condiciones que permitan consolidar este cluster de alta tecnología, laregión debe tener la posibilidad de articular, gestionar y gobernar agresivas estrategias deinnovación.Con base en los resultados de un estudio sobre varias ciudades innovadoras de todo elmundo, se identificaron mecanismos básicos que permiten romper con los paradigmas convencionales del crecimiento, por medio de innovaciones revolucionarias que permitentener rendimientos de clase mundial, una marca de prestigio global y el estatus de polo éxitosode innovación tecnológica. Los resultados obtenidos muestran las características delos tecnopolos existentes, que deben de potencializarse para conseguir un posicionamiento de clase mundial para la región.

Los clusters como mecanismo para la generación de economías a escala en el sector de medicamentos de alto costo en Colombia

La presente investigación tiene por objeto considerar los cluster en la industria farmacéutica Colombiana, como un mecanismo para la disminución de los sobrecostos de los medicamentos, que han impactado de forma importante, entre otras causas, al sistema de salud, con unos recobros (por concepto de medicamentos No POS) que superan el billón de pesos, situación que dada la crisis que enfrenta al respecto, el Estado Colombiano, ha propuesto una quinta reforma que cursa actualmente en el Congreso de la República. Se trata de una investigación cualitativa tipo estudio de caso, en la que se presenta el modelo Colombiano de Salud y las cifras de recobros de las Empresas Prestadoras de Servicios de Salud (EPS), cantidad que representó el 0.4% del PIB (Producto Interno Bruto) en el 2009. Para tal fin se analizará el comportamiento de los recobros durante el año 2012, en cuarenta y una (41) EPS reconocidas del sector. Subsecuentemente se estudian las diferentes estrategias para la generación de economías de escala y dentro de ellas, los clusters como un posible modelo a seguir hacia la disminución de estos costos en salud, se analizan sus componentes y su posible constitución dentro del entorno Colombiano. Al final del estudio se establece como conclusión, que existen suficiente evidencia para apoyar la implementación de un cluster farmacéutico dentro del territorio Colombiano.

Clusters en cultivos ilícitos: determinantes y dinámicas

Los datos recientes de areas de cultivos ilícitos indican que a pesar de las fumigaciones, la producción total se ha reducido levemente y los cultivos se han dispersado. Se plantea un modelo teórico que analiza las decisiones tomadas por los cultivadores sobre la localizaci´on de sus parcelas, basando esta escogencia en la dinamización local de los costos esperados. Se utiliza un modelo de agentes para la simulación de la naturaleza compleja de las dinámicas estudiadas. Se encuentra que el incentivo para agruparse aumenta con las economías a escala y se reduce con la expectativa del castigo, sobretodo en zonas con alta densidad de cultivadores.

L'Eusebia Rayó té la paraula. 'Eusebia Rayó tiene la palabra'.

Resumen en catalán

Spaceman Ray.

Cumple las necesidades de la Estrategia Nacional de Lectura, Programa Nacional de Estudios en Inglaterra y Gales, Idioma Inglés en Escocia de cinco a catorce años, y el plan de estudios común en Irlanda del Norte. Diseñado para combinar las habilidades básicas relacionadas con el aprendizaje de la lectura y la escritura. Texto en rima que ayuda a desarrollar en los niños de primaria la conciencia fonológica y fonética, y especialmente su capacidad de discriminar, deletrear, leer las vocales, y el fonema ay. Para seis a siete años.

Counterpoise-corrected geometries and harmonic frequencies of N-body clusters: application to (HF)n (n=3,4)

A study was conducted on the methods of basis set superposition error (BSSE)-free geometry optimization and frequency calculations in clusters larger than a dimer. In particular, three different counterpoise schemes were critically examined. It was shown that the counterpoise-corrected supermolecule energy can be easily obtained in all the cases by using the many-body partitioning of energy

Analytical methodologies based on X-Ray Fluorescence Spectrometry (XRF) and Inductively Couple Plasma Spectroscopy (ICP) for the assessment of metal dispersal around mining environments

La investigació que es presenta en aquesta tesi es centra en l'aplicació i millora de metodologies analítiques existents i el desenvolupament de nous procediments que poden ser utilitzats per a l'estudi dels efectes ambientals de la dispersió dels metalls entorn a les zones mineres abandonades. En primer lloc, es van aplicar diferents procediments d'extracció simple i seqüencial per a estudiar la mobilitat, perillositat i bio-disponibilitat dels metalls continguts en residus miners de característiques diferents. Per altra banda, per a estudiar les fonts potencials de Pb en la vegetació de les zones mineres d'estudi, una metodologia basada en la utilització de les relacions isotòpiques de Pb determinades mitjançant ICP-MS va ser avaluada. Finalment, tenint en compte l'elevat nombre de mostres analitzades per a avaluar l'impacte de les activitats mineres, es va considerar apropiat el desenvolupament de mètodes analítics d'elevada productivitat. En aquest sentit la implementació d'estratègies quantitatives així com l'aplicació de les millores instrumentals en els equips de XRF han estat avaluades per a aconseguir resultats analítics fiables en l'anàlisi de plantes. A més, alguns paràmetres de qualitat com la precisió, l'exactitud i els límits de detecció han estat curosament determinats en les diverses configuracions de espectròmetres de XRF utilitzats en el decurs d'aquest treball (EDXRF, WDXRF i EDPXRF) per a establir la capacitat de la tècnica de XRF com a tècnica alternativa a les clàssiques comunament aplicades en la determinació d'elements en mostres vegetals.

Improvements in the ray tracing of implicit surfaces based on interval arithmetic

Las superfícies implícitas son útiles en muchas áreasde los gráficos por ordenador. Una de sus principales ventajas es que pueden ser fácilmente usadas como primitivas para modelado. Aun asi, no son muy usadas porque su visualización toma bastante tiempo. Cuando se necesita una visualización precisa, la mejor opción es usar trazado de rayos. Sin embargo, pequeñas partes de las superficies desaparecen durante la visualización. Esto ocurre por la truncación que se presenta en la representación en punto flotante de los ordenadores; algunos bits se puerden durante las operaciones matemáticas en los algoritmos de intersección. En este tesis se presentan algoritmos para solucionar esos problemas. La investigación se basa en el uso del Análisis Intervalar Modal el cual incluye herramientas para resolver problemas con incertidumbe cuantificada. En esta tesis se proporcionan los fundamentos matemáticos necesarios para el desarrollo de estos algoritmos.

Clusters como modelo para alcanzar la productividad y competitividad industrial en el Ecuador

El desarrollo de una industria no puede ser impulsado desde un sentido únicamente económico, debe contemplar el desarrollo social como un factor fundamental. Un clúster es una opción para involucrar a diferentes sectores de la población en procesos de crecimiento social y económico. El nivel de la calidad de vida de una nación está determinado por la productividad con la cual utiliza su talento humano, recursos naturales y capital, y esto implica planificar procesos institucionales, educacionales y tecnológicos de una manera seria y responsable, considerando el largo plazo y el bienestar de la población. La productividad depende del valor de los productos y servicios en términos de diferenciación, calidad, y de la eficiencia con la que se producen. Si es que todos estos elementos se manejan estratégicamente, lo más lógico es alcanzar la competitividad industrial. Un análisis previo a la propuesta de clusters en el Ecuador es necesario, para definir las mejores condiciones que permitan tener éxito el momento de implementar un proceso productivo como el que se pretende definir con el estudio de los clusters competitivos. Raúl Prebisch precisó tres conceptos para definir el subdesarrollo: la heterogeneidad estructural, la especialización productiva, y, el desarrollo desigual. Desde este punto de vista, la generación de clusters es una alternativa que debe buscar fortalecer un desarrollo más equitativo, involucrando a todos los actores económicos. Esta visión integral del desarrollo va más allá de la complementariedad de las políticas sociales, económicas y ambientales y el ordenamiento democrático, entre capital humano, bienestar social, desarrollo sostenible y ciudadanía: debe interpretarse como el sentido mismo del desarrollo (CEPAL, 2000).