Desenvolupament, implementació i aplicació de noves metodologies per a l'estudi de la reactivitat química i de les propietats òptiques no lineals

El coneixement de la superfície d'energia potencial (PES) ha estat essencial en el món de la química teòrica per tal de discutir tant la reactivitat química com l'estructura i l'espectroscòpia molecular. En el camp de la reactivitat química es hem proposat continuar amb el desenvolupament de nova metodologia dins el marc de la teoria del funcional de la densitat conceptual. En particular aquesta tesis es centrarà en els següents punts: a) El nombre i la naturalesa dels seus punts estacionaris del PES poden sofrir canvis radicals modificant el nivell de càlcul utilitzats, de tal manera que per estar segurs de la seva naturalesa cal anar a nivells de càlcul molt elevats. La duresa és una mesura de la resistència d'un sistema químic a canviar la seva configuració electrònica, i segons el principi de màxima duresa on hi hagi un mínim o un màxim d'energia trobarem un màxim o un mínim de duresa, respectivament. A l'escollir tot un conjunt de reaccions problemàtiques des del punt de vista de presència de punts estacionaris erronis, hem observat que els perfils de duresa són més independents de la base i del mètode utilitzats, a més a més sempre presenten el perfil correcte. b) Hem desenvolupat noves expressions basades en les integracions dels kernels de duresa per tal de determinar la duresa global d'una molècula de manera més precisa que la utilitzada habitualment que està basada en el càlcul numèric de la derivada segona de l'energia respecte al número d'electrons. c) Hem estudiat la validesa del principis de màxima duresa i de mínima polaritzabiliat en les vibracions asimètriques en sistemes aromàtics. Hem trobat que per aquests sistemes alguns modes vibracionals incompleixen aquests principis i hem analitzat la relació d'aquest l'incompliment amb l'efecte de l'acoblament pseudo-Jahn-Teller. A més a més, hem postulat tot un conjunt de regles molt senzilles que ens permetien deduir si una molècula compliria o no aquests principis sense la realització de cap càlcul previ. Tota aquesta informació ha estat essencial per poder determinar exactament quines són les causes del compliment o l'incompliment del MHP i MPP. d) Finalment, hem realitzat una expansió de l'energia funcional en termes del nombre d'electrons i de les coordenades normals dintre del conjunt canònic. En la comparació d'aquesta expansió amb l'expansió de l'energia del nombre d'electrons i del potencial extern hem pogut recuperar d'una altra forma diferent tot un conjunt de relacions ja conegudes entre alguns coneguts descriptors de reactivitat del funcional de la densitat i en poden establir tot un conjunt de noves relacions i de nous descriptors. Dins del marc de les propietats moleculars es proposa generalitzar i millorar la metodologia pel càlcul de la contribució vibracional (Pvib) a les propietats òptiques no lineals (NLO). Tot i que la Pvib no s'ha tingut en compte en la majoria dels estudis teòrics publicats de les propietats NLO, recentment s'ha comprovat que la Pvib de diversos polímers orgànics amb altes propietats òptiques no lineals és fins i tot més gran que la contribució electrònica. Per tant, tenir en compte la Pvib és essencial en el disseny dels nous materials òptics no lineals utilitzats en el camp de la informàtica, les telecomunicacions i la tecnologia làser. Les principals línies d'aquesta tesis sobre aquest tema són: a) Hem calculat per primera vegada els termes d'alt ordre de Pvib de diversos polímers orgànics amb l'objectiu d'avaluar la seva importància i la convergència de les sèries de Taylor que defineixen aquestes contribucions vibracionals. b) Hem avaluat les contribucions electròniques i vibracionals per una sèrie de molècules orgàniques representatives utilitzant diferents metodologies, per tal de poder de determinar quina és la manera més senzilla per poder calcular les propietats NLO amb una precisió semiquantitativa.

Preparació i caracterització de materials mesoporosos en sistemes tensioactius

Estudi elaborat a partir d’una estada a la Universitat Nacional de Yokohama des de maig fins a mitjans de juny del 2006. S'ha estudiat el comportament fàssic i la preparació de sílica mesoporosa pels nous tensioactius fluorats d'estructura C8F17SO2(C3H7)N(C2H4O)nH (abreujat C8F17(EO)n. El tensioactiu C8F17(EO)n forma micel•les allargades i cristalls líquids en aigua, i per tant pot ser adequat per a la preparació de materials mesoporosos. Sílica mesoestructurada es va preparar pel mètode de precipitació per autoagregació cooperativa. Un estudi sistemàtic es va realitzar, investigant la influència de les concentracions de tensioactiu i precursor (TEOS), l’efecte del pH i de la longitud de cadena de poliòxid d’etilè. Els materials es van caracteritzar per raigs X a angle petit (SAXS), sorció de nitrògen i TEM. Els materials obtinguts presenten diàmetres de por petits i parets de por gruixudes. A més, aquests materials posseeixen altes superfícies específiques, que s’han obtingut emprant concentracions de tensioactiu petites, produint parets de por robustes sense microporositat significativa. La superfície específica es manté durant el procés de calcinació, malgrat un petit encongiment degut a l’entrecreuament de la sílica. Els materials de sílica obtinguts han mostrat ser significativament més robustos que altres materials similars descrits a la bibliografia, com la sílica MCM-41.

Sistemes de formació en presseguer: avaluació i resultats econòmics als 10 anys d’implantació

El presseguer es una espècie molt important en la fructicultura de Lleida, en constant increment i sotmesa a forts canvis de mercat en els darrers anys. Aquesta situació ha fet que les decisions que es prenen abans de la plantació com ara la densitat i el sistema de formació siguin encara més importants, ja que condicionen la inversió inicial i la rendibilitat futura. A més a més, en el cas dels sistemes de formació, aquests tenen una forta repercussió en la necessitat de mà d’obra i de maquinaria per les feines normals de cultiu, fet que condiciona o be condicionat pel tipus d’explotació que tenim. Per tant és d’interès analitzar diferents sistemes de formació per treure’n el màxim rendiment econòmic. Una de les tendències més generalitzades en els darrers anys és la reducció del volum total del arbre, utilitzant formes en volum de poca alçada. Els objectius perseguits en aquests sistemes són tenir un baix cost d’inversió i de mà d’obra, podent realitzar la major part de les tasques des de terra, sense renunciar però a una alta producció i qualitat però, sobretot, una millor rendibilitat econòmica. Conscients de la importància que té l’elecció del sistema de formació en l’èxit econòmic de la plantació, l’any 1995 l’IRTA-Estació Experimental de Lleida va començar un assaig de comparació de diferents sistemes de producció en presseguer a la finca de Gimenells. En aquest assaig, i durant 10 anys, s’han controlat els temps de treball en cada una de les feines anuals, així com les produccions, calibres i qualitats obtingudes. Aquesta tasca ens ha permès l’estudi econòmic dels sistemes que s’exposa a continuació.

El territori a Noruega, Finlàndia i Catalunya: comparació territorial i sistemes de planejament

Noruega i Finlàndia representen les icones del model de l'estat del benestar, motiu pel qual molt sovint han estat considerades com a exemples a seguir en matèria de política social, econòmica i ecològica. A més, es tracta de països amb una experiència democràtica més dilatada que Catalunya. Per la seva banda, aquesta darrera forma part de la Mediterrània, una regió històricament marcada per la important intervenció humana sobre el medi i en permanent canvi. Els països nòrdics i Catalunya són exemples de realitats totalment diferents, no només per les característiques del territori sinó també a nivell social, cultural, econòmic, polític i ambiental. La comparació territorial i de sistemes de planejament d'uns i altres és l'objecte d'aquest estudi.

Gestió i desenvolupament d'un conjunt comprensiu de pràctiques per les assignatures de sistemes operatius

En aquest projecte s'ha desenvolupat un entorn repositori de pràctiques per a emmagatzemar i donar una eina de control del material docent que es disposa. El desenvolupament dels mòduls del sistema s'han realitzat després de contemplar els diferents rols que existeixen dintre dels membres del personal docent, sent aquest becaris o professors. Atès que el personal destinat a l'ensenyament està sotmès a un alt grau de rotacions aquest sistema intentarà ser un punt de trobada de totes les seves aportacions, ajudant així la tasca d'avaluació i explicació de les pràctiques. L'estudi d'un nou ventall de pràctiques ha permès conèixer un nou entorn de treball, que ofereix camps no tractats fins al moment a través de la implantació d'un sistema operatiu simulat per sobre del sistema operatiu Linux.

Modelització de plantes de producció com a sistemes multiagent i implantació parcial en un cas real

Aquest treball ha estat motivat per la necessitat de les petites empreses de posar al dia els seus sistemes de producció per adaptar-los al funcionament cada cop més dinàmic i versàtil dels mercats. Actualment es requereix la capacitat d'una ràpida adaptabilitat de la producció pel que fa a canvis freqüents del producte fabricat i a la fabricació concurrent de diversos tipus de producte simultàniament. Una altra necessitat és la integració dels diversos subsistemes de les empreses (i de la seva informació) a la vegada que es necessita una arquitectura modular que permeti sistemes oberts i escalables.

Sistemes integrats de gestió (Integrated Management Systems - IMS): Anàlisi empíric a les empreses de Catalunya

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Auditing and Integration of Management Systems Research Laboratory de la Universitat d’Alberta, Canadà, des de maig fins a setembre del 2007. Aquest centre porta a terme recerca de caire teòrica i bàsica aplicada a l’assegurament de la qualitat, i més concretament a l’estandardització i integració de sistemes de gestió. En primer lloc, s’han analitzat les dades obtingudes en l’estudi empíric descriptiu realitzat a Catalunya durant l’any 2005, focalitzat en els estàndards de gestió més utilitzats per les empreses catalanes, en que s’hi incloïen les normes ISO 9001, ISO 14001, OSHAS 18001 així com els nous estàndards de suport de la sèrie ISO 10000. En segon terme, i a partir d’aquest anàlisis previ, s’ha iniciat el disseny d’una metodologia flexible per a la integració dels sistemes de gestió basats en estàndards internacionals.

Integració de sistemes en empreses: anàlisi empírica

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of Alberta, Canada, Estats Units juliol i novembre del 2007. Moltes empreses tenen implantats sistemes de gestió com el de la qualitat, medi ambient o riscos laborals, però es tractava de saber si els gestionaven separadament o de forma integrada i com duien a terme el procés d’integració. El grup de recerca liderat pel professor Dr. Stanislav Karapetrovic va dur a terme recerca teòrica i bàsica aplicada a l’assegurament de la qualitat, concretament a l’estandardització i integració de sistemes de gestió. La metodologia utilitzada va ser aplicar anàlisi multivariant dels resultats d’una enquesta feta a empreses espanyoles durant l’any 2005 (Karapetrovic et al, 2006), i es tractava d’analitzar si les empreses integraven de la mateixa manera o seguien models diferents que les conduïen a resultats diferents. Els resultats del projecte s’han publicat en diferents revistes de difusió i científiques nacionals, i està en revisió en una revista científica internacional, la Journal of Cleaner Production.

Interacción en los Sistemas Biológicos mediante nuevos índices basados en la Dinámica No Lineal

La majoria de sistemes biològics són complexes, formats per diverses parts connectades mitjançant vincles que contenen informació addicional i oculta a l’observador. Actualment, les aplicacions clíniques enregistren molts i diversos senyals les interaccions dels quals poden ésser estudiades mitjançant diferents tècniques: mètodes clàssics, generalment lineals, com ara la correlació i la coherència espectral; i mètodes no lineals que han estat definits i desenvolupats l’última dècada, com la predicció no lineal, la informació mútua i les entropies. Aquest projecte proposava l’obtenció d’eines pera l’anàlisi de: a) la coordinació dels músculs respiratoris en individus sans i pacients amb patologies respiratòries sotmesos a protocols d’esforç ventilatori, ja que es desconeix com es relacionen les activitats del diafragma i dels músculs accessoris de les vies aèries superiors; b)l’efecte de fàrmacs sobre la connectivitat funcional del cervell, ja que les eines i mètodes estàndard sovint no permeten extreure prou informació. Els resultats aconseguits han permès avaluar l’activitat muscular respiratòria mitjançant la funció d’informació mútua creuada (FIMC), demostrant que existeix un acoblament no lineal entre les activitats de diferents músculs. Aquesta coordinació muscular es veu afectada per una malaltia respiratòria com la Síndrome d’Apnea Obstructiva de la Son (SAOS), i s’han trobat diferències estadísticament significatives entre els pacients amb SAOS i els individus sans, especialment a nivells mitjans i alts d’esforç respiratori.

Comparació dels sistemes "ribosome skipping" i "splicing acceptor" per a l'expressió de transgenes en adenovirus oncolítics

Report for the scientific sojourn carried out at the University of St. Andrews, United Kingdom, from November 2007 until January 2008. Therapeutic transgene expression is a valuable strategy to counteract the limitations associated with oncolytic adenoviruses. Late phase expression is desirable to avoid early cell death for proper virus production. In this 3 months-collaboration, we have constructed a late expression system based on ribosome skipping downstream fiber protein and compared it with a splicing-based method of late gene expression. Despite expressing high amounts of the transgene when utilizing the ribosome skipping-system, flow cytomety assays indicate a delayed transgene-expression kinetics compared with the splicing-based one. Furthermore, when using the ribosome skipping system not only fiber protein expression is more altered but also viral production. These results suggest splicing-based expression strategy as a more suitable system for expression of transgenes late in the viral life cycle of an oncolytic adenovirus.

Mecanismes de reacció de sistemes catalítics amb èmfasi en carbens de Fischer i quantificació de l'aromaticitat en petites molècules inorgàniques cícliques i planes.

El tema principal del treball és sobre l'estudi teòric de l'estructura i reactivitat en carbens de Fischer de la forma (CO)5Cr=C(X)R (X= OH, NH2, OMe, NMe2 i R= CHCH2 i Ph). Particularment, el nostre interès va sorgir del tipus de reaccions de cicloadicció que donen lloc a la síntesi de productes naturals i fàrmacs de gran valor afegit. Hem estudiat els mecanismes de reacció dels casos més comuns de cicloanul•lació: la reacció de benzanul•lació de Dötz i ciclopentanulacions que es troben en competència amb el primer cas, derivats de l'inserció de acetilè i fenilacetilè. En l'últim pas de les reaccions que comporten la formació d'un sistema de més d'un anell, hi tenim una migració del complex metàl•lic de crom d'un extrem a un altre anomenat com rearranjament haptotròpic. Aleshores, hem investigat sobre els mecanismes de migració haptotròpica de Cr(CO)3 sobre hidrocarburs aromàtics policíclics analitzant l'efecte de la mida i la curvatura del sistema així com la complexació d'un segon fragment metàl•lic a la manera de coordinació als anells. D'una altre banda, vam estudiar l'aromaticitat en 54 cúmuls cíclics de molecules inorgàniques mitjançant metodologia desenvolupada al nostre grup de recerca i altres. Vam proposar la tècnica del scan-NICS com nova mesura quantitativa d'aromaticitat i reportar l'escassa correlació entre els distints índexs d'aromaticitat a la literatura. Finalment, com resultat de col•laboracions en estades de recerca, he desenvolupat propostes de mecanismes de reacció en sistemes catalítics de isonitrils i fosfinetà-amides i en dímers de gassos nobles.

Codis no lineals en MAGMA: construcció de codis perfectes

La finalitat d'aquest projecte és aconseguir construir codis binaris perfectes no lineals de manera eficient. Per a fer-ho, hem desenvolupat un paquet de software per a l'intèrpret MAGMA que conté funcions per a la construcció de codis perfectes, càlcul d'invariants de codis i altres funcions complementàries per a fer càlculs sobre les paraules d'un codi.

La programació al servei de la matemàtica

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. La programació al servei de la matemàtica és un programa informàtic fet amb Excel i Visual Basic. Resol equacions de primer grau, equacions de segon grau, sistemes d'equacions lineals de dues equacions i dues incògnites, sistemes d'equacions lineals compatibles determinats de tres equacions i tres incògnites i troba zeros de funcions amb el teorema de Bolzano. En cadascun dels casos, representa les solucions gràficament. Per a això, en el treball s'ha hagut de treballar, en matemàtiques, amb equacions, nombres complexos, la regla de Cramer per a la resolució de sistemes, i buscar la manera de programar un mètode iteratiu pel teorema de Bolzano. En la part gràfica, s'ha resolt com fer taules de valors amb dues i tres variables i treballar amb rectes i plans. Per la part informàtica, s'ha emprat un llenguatge nou per l'alumne i, sobretot, ha calgut saber decidir on posar una determinada instrucció, ja que el fet de variar-ne la posició una sola lí­nea ho pot canviar tot. A més d'això, s'han resolt altres problemes de programació i també s'ha realitzat el disseny de pantalles.

Instrumentació i control d'actuadors fluídics per a sistemes analítics: sistema de regulació d'una microbomba de precisió a mode de xeringa

En aquest projecte s’ha implementat un sistema de control per a les bombes microfluídiques LPVX de The Lee Company funcionant a mode de xeringa. El sistema consisteix en un circuit controlador basat en el microxip UDN 296 B de Allegro MicroSystems, que conté dos Ponts en H per a controlar motors pas a pas i dos mòduls de Modulació d’Amplada de Polsos (PWM), governat a partir d’un programa de control com a instrument virtual dissenyat sota l’entorn LabVIEW. El programa de control permet indicar la quantitat de volum a aspirar o dispensar per la bomba i escollir entre una execució simple o una de continuada, podent-ne controlar en aquest segona opció el temps entre execució i execució. El programa també permet visualitzar el procés mitjançant la obtenció de la imatge d’una webcam amb DirectShow. Finalment també permet el control remot de l’Instrument Virtual a través de la xarxa d’Internet.

Disseny i implementació d'un sistema de seguretat de sistemes d'informació

El projecte pretén crear, implementar i implantar un SGSI dins d'una empresa per tal de preservar la confidencialitat, la integritat i la disponibilitat de la informació així com dels sistemes implicats en el tractament d'aquesta dins de l'empresa.