Crystal Coulomb energies: I. Organic donor-acceptor complexes--a review. II. Classical Ewald calculations of the Coulomb binding energy of four donor-acceptor crystals and Wurster's blue perchlorate. III. A rapid-convergence quantum-mechanical formalism for crystal electronic energies

Chapter I

Theories for organic donor-acceptor (DA) complexes in solution and in the solid state are reviewed, and compared with the available experimental data. As shown by McConnell et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. U.S., 53, 46-50 (1965)), the DA crystals fall into two classes, the holoionic class with a fully or almost fully ionic ground state, and the nonionic class with little or no ionic character. If the total lattice binding energy 2ε₁ (per DA pair) gained in ionizing a DA lattice exceeds the cost 2ε_o of ionizing each DA pair, ε₁ + ε_o less than 0, then the lattice is holoionic. The charge-transfer (CT) band in crystals and in solution can be explained, following Mulliken, by a second-order mixing of states, or by any theory that makes the CT transition strongly allowed, and yet due to a small change in the ground state of the non-interacting components D and A (or D⁺ and A^-). The magnetic properties of the DA crystals are discussed.

Chapter II

A computer program, EWALD, was written to calculate by the Ewald fast-convergence method the crystal Coulomb binding energy E_C due to classical monopole-monopole interactions for crystals of any symmetry. The precision of E_C values obtained is high: the uncertainties, estimated by the effect on E_C of changing the Ewald convergence parameter η, ranged from ± 0.00002 eV to ± 0.01 eV in the worst case. The charge distribution for organic ions was idealized as fractional point charges localized at the crystallographic atomic positions: these charges were chosen from available theoretical and experimental estimates. The uncertainty in E_C due to different charge distribution models is typically ± 0.1 eV (± 3%): thus, even the simple Hückel model can give decent results.

E_C for Wurster's Blue Perchl orate is -4.1 eV/molecule: the crystal is stable under the binding provided by direct Coulomb interactions. E_C for N-Methylphenazinium Tetracyanoquino- dimethanide is 0.1 eV: exchange Coulomb interactions, which cannot be estimated classically, must provide the necessary binding.

EWALD was also used to test the McConnell classification of DA crystals. For the holoionic (1:1)-(N,N,N',N'-Tetramethyl-para- phenylenediamine: 7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethan) E_C = -4.0 eV while 2ε_o = 4.6₅ eV: clearly, exchange forces must provide the balance. For the holoionic (1:1)-(N,N,N',N'-Tetramethyl-para- phenylenediamine:para-Chloranil) E_C = -4.4 eV, while 2ε_o = 5.0 eV: again EC falls short of 2ε₁. As a Gedankenexperiment, two nonionic crystals were assumed to be ionized: for (1:1)-(Hexamethyl- benzene:para-Chloranil) E_C = -4.5 eV, 2ε_o = 6.6 eV; for (1:1)- (Napthalene:Tetracyanoethylene) E_C = -4.3 eV, 2ε_o = 6.5 eV. Thus, exchange energies in these nonionic crystals must not exceed 1 eV.

Chapter III

A rapid-convergence quantum-mechanical formalism is derived to calculate the electronic energy of an arbitrary molecular (or molecular-ion) crystal: this provides estimates of crystal binding energies which include the exchange Coulomb inter- actions. Previously obtained LCAO-MO wavefunctions for the isolated molecule(s) ("unit cell spin-orbitals") provide the starting-point. Bloch's theorem is used to construct "crystal spin-orbitals". Overlap between the unit cell orbitals localized in different unit cells is neglected, or is eliminated by Löwdin orthogonalization. Then simple formulas for the total kinetic energy Q^(XT)_λ, nuclear attraction [λ/λ]^XT, direct Coulomb [λλ/λ'λ']^XT and exchange Coulomb [λλ'/λ'λ]^XT integrals are obtained, and direct-space brute-force expansions in atomic wavefunctions are given. Fourier series are obtained for [λ/λ]^XT, [λλ/λ'λ']^XT, and [λλ/λ'λ]^XT with the help of the convolution theorem; the Fourier coefficients require the evaluation of Silverstone's two-center Fourier transform integrals. If the short-range interactions are calculated by brute-force integrations in direct space, and the long-range effects are summed in Fourier space, then rapid convergence is possible for [λ/λ]^XT, [λλ/λ'λ']^XT and [λλ'/λ'λ]^XT. This is achieved, as in the Ewald method, by modifying each atomic wavefunction by a "Gaussian convergence acceleration factor", and evaluating separately in direct and in Fourier space appropriate portions of [λ/λ]^XT, etc., where some of the portions contain the Gaussian factor.

Utilidad de la biblioteca escolar como recurso al servicio del proyecto educativo

RESUMEN: En este trabajo se plasma la transcendencia que tiene la lectura en el desarrollo integral de las personas. Del mismo modo, consideramos fundamental que se fomente la lectura en la escuela desde la etapa de infantil. El supuesto de nuestro trabajo es que la escuela cuenta con un espacio que contiene todo lo necesario para fomentar el hábito lector: la biblioteca escolar. Para nuestra investigación nos hemos acercado a un centro escolar de Amorebieta (Bizkaia) para conocer si el funcionamiento de las bibliotecas escolares se realiza siguiendo los patrones que se consideran adecuados desde la literatura especializada en el tema.

Itinerarios, del espacio al plano. Descubriendo el camino de la escuela al metro.

Resumen: Este Trabajo de Fin de Grado tiene como objeto de estudio los recorridos en el espacio a través de su representación en el plano. Presentamos una propuesta educativa basada en los principios de la enseñanza matemática realista. Utilizando como contexto los recorridos en el entorno de la escuela, matematizamos un contexto en el que los niños y niñas viven y experimentan, diseñando tareas y actividades que nos permitieron relacionar los procesos matemáticos con los contenidos curriculares de esta etapa. La implementación en el centro en el que realizábamos las prácticas nos permitió analizar los resultados obtenidos que presentamos en las conclusiones.

Actitudes frente al peso corporal de estudiantes de la Universidad del País Vasco

[ES] La presión que la sociedad ejerce sobre sus miembros hace que , exista un tendencia generalizada a la excesiva preocupación por el peso y la apariencia física. Se estudiaron las actitudes frente al peso de 526 estudiantes, 158 hombres y 368 mujeres. Muestran un deseo de ser más delgados de lo que son aunque consideran su peso menor al saludable.

Análisis de sensibilidad en los procedimientos de calibración de robots de cinemática paralela Aplicación al mecanismo 5R

[ES]Este proyecto investigador tiene como objetivo el ayudar con la calibración del mecanismo de cinco pares de rotación montado en el taller de Ingeniería Mecánica de la ETSI de Bilbao. En primer lugar se estudiarán los algoritmos de optimización prestando especial atención a la comparativa entre Levenberg-Marquart y Gauss-Newton. Se realizarán estudios en Matlab para concluir cuál de los dos es más eficaz tanto en rapidez como en precisión. El que sea más adecuado se implementará en un programa para la calibración del mecanismo 5R. En segundo lugar se estudiarán los índices de observabilidad. Los estudios que se han realizado sobre ellos hasta ahora son poco concluyentes asique se intentará aclarar su utilidad y determinar cuál es el que conviene utilizar en este caso. Para ello se deberá programar la resolución del problema cinemático inverso. Por último se presentarán los resultados y las conclusiones correspondientes. Se propondrá también un plan de desarrollo de una línea de investigación futura que partirá con este trabajo como base.

Criterios y parametros de desarrollo sostenible aplicables al planeamiento urbano y su ejecución

[ES]Todo aquello, real o conceptual, que podamos imaginar aparece una vez que tiene un soporte físico. La insostenibilidad proviene del uso desaforado de los recursos naturales para satisfacer los deseos del presente, que lleva a una menor disponibilidad de los mismos en el largo plazo. Esto ocurre porque los flujos de materia y energía se modifican y también lo hacen los agentes que en ellos participan. La hoja de ruta para alcanzar la sostenibilidad es, por una parte, ir promoviendo un cambio de conciencia en el seno de la sociedad y a la vez, aplicar soluciones técnicas que lleven el sello de la sostenibilidad. Este cambio, es una actuación conjunta y necesita de la participación de todos los seres humanos para tener esperanzas de éxito. La ciudad, ecológicamente, es un agujero negro e incluye no sólo lo que es, sino también lo que necesita para mantenerse tal y como es. La planificación urbana ecológica intenta aunar lo urbano y lo sostenible, ya que tiene como propósito proponer áreas donde los asentamientos humanos sean favorables y produzcan menos repercusiones negativas en el entorno. Para lograrlo, energía, materiales constructivos, agua, residuos, zonas verdes, comunidad y la incidencia en la legislación son ámbitos en los que el planeamiento urbano sostenible debe actuar. Los seres humanos somos los poseedores de nuestro destino. Los resultados son consecuencia de las acciones. Si algo ocurre es porque nuestras acciones han sido las elegidas para que así sea.

Incubadoras y aceleradores de crecimiento: modelo de apoyo a las start-up tecnológicas

[ES]Las políticas de apoyo al emprendimiento se han demostrado imprescindibles para el desarrollo económico de los países. En este contexto las conocidas incubadoras de empresas juegan un papel importante, pero los innovadores aceleradores de crecimiento que están logrando convertir pequeñas start-up en grandes compañías de base tecnológica se presentan como una apuesta para el futuro. La unión de ambos conceptos constituye un modelo eficaz de apoyo a las start-up tecnológicas. En el trabajo se presentan varios estudios que demuestran que mientras que, en las incubadoras los recursos más valorados son el ahorro de costes y el mentoring, los aceleradores obtienen muy buena calificación en todos sus ámbitos. Aun así la facilidad para obtener financiación y el mentoring también son los aspectos más valorados por los participantes en la aceleración. Además se han utilizado dos casos de éxito con el objeto de proponer un corolario de buenas prácticas que ayude entre otros, a la mejora de la situación de la Comunidad Autónoma del País Vasco (CAPV) en cuanto a emprendimiento se refiere.

Part I. Energy straggling of ^4He below 2.0 MeV in Al, Ni, Au and Pt. Part II. Studies of the Ti-W metallization system on Si

Part I.

In recent years, backscattering spectrometry has become an important tool for the analysis of thin films. An inherent limitation, though, is the loss of depth resolution due to energy straggling of the beam. To investigate this, energy straggling of ⁴He has been measured in thin films of Ni, Al, Au and Pt. Straggling is roughly proportional to square root of thickness, appears to have a slight energy dependence and generally decreases with decreasing atomic number of the adsorber. The results are compared with predictions of theory and with previous measurements. While Ni measurements are in fair agreement with Bohr's theory, Al measurements are 30% above and Au measurements are 40% below predicted values. The Au and Pt measurements give straggling values which are close to one another.

Part II.

MeV backscattering spectrometry and X-ray diffraction are used to investigate the behavior of sputter-deposited Ti-W mixed films on Si substrates. During vacuum anneals at temperatures near 700°C for several hours, the metallization layer reacts with the substrate. Backscattering analysis shows that the resulting compound layer is uniform in composition and contains Ti, Wand Si. The Ti:W ratio in the compound corresponds to that of the deposited metal film. X-ray analyses with Reed and Guinier cameras reveal the presence of the ternary Ti_xW_(1-x)Si₂ compound. Its composition is unaffected by oxygen contamination during annealing, but the reaction rate is affected. The rate measured on samples with about 15% oxygen contamination after annealing is linear, of the order of 0.5 Å per second at 725°C, and depends on the crystallographic orientation of the substrate and the dc bias during sputter-deposition of the Ti-W film.

Au layers of about 1000 Å thickness were deposited onto unreacted Ti-W films on Si. When annealed at 400°C these samples underwent a color change,and SEM micrographs of the samples showed that an intricate pattern of fissures which were typically 3µm wide had evolved. Analysis by electron microprobe revealed that Au had segregated preferentially into the fissures. This result suggests that Ti-W is not a barrier to Au-Si intermixing at 400°C.

Low-noise THz Niobium SIS Mixers

This thesis describes the development of low-noise heterodyne receivers at THz frequencies for submillimeter astronomy using Nb-based superconductor-insulator-superconductor (SIS) tunneling junctions. The mixers utilize a quasi-optical configuration which consists of a planar twin-slot antenna and antisymmetrically-fed two-junctions on an antireflection-coated silicon hyperhemispherical lens. On-chip integrated tuning circuits, in the form of microstrip lines, are used to obtain maximum coupling efficiency in the designed frequency band. To reduce the rf losses in the integrated tuning circuits above the superconducting Nb gap frequency (~ 700 GHz), normal-metal Al is used to replace Nb as the tuning circuits.

To account the rf losses in the micros trip lines, we calculated the surface impedance of the AI films using the nonlocal anomalous skin effect for finite thickness films. Nb films were calculated using the Mattis-Bardeen theory in the extreme anomalous limit. Our calculations show that the losses of the Al and Nb microstrip lines are about equal at 830 GHz. For Al-wiring and Nb-wiring mixers both optimized at 1050 GHz, the RF coupling efficiency of Al-wiring mixer is higher than that of Nb-wiring one by almost 50%. We have designed both Nb-wiring and Al-wiring mixers below and above the gap frequency.

A Fourier transform spectrometer (FTS) has been constructed especially for the study of the frequency response of SIS receivers. This FTS features large aperture size (10 inch) and high frequency resolution (114 MHz). The FTS spectra, obtained using the SIS receivers as direct detectors on the FTS, agree quite well with our theoretical simulations. We have also, for the first time, measured the FTS heterodyne response of an SIS mixer at sufficiently high resolution to resolve the LO and the sidebands. Heterodyne measurements of our SIS receivers with Nb-wiring or Al-wiring have yielded results which arc among the best reported to date for broadband heterodyne receivers. The Nb-wiring mixers, covering 400 - 850 GHz band with four separate fixed-tuned mixers, have uncorrected DSB receiver noise temperature around 5hv/k_b to 700 GHz, and better than 540 K at 808 GHz. An Al-wiring mixer designed for 1050 GHz band has an uncorrected DSB receiver noise temperature 840 K at 1042 GHz and 2.5 K bath temperature. Mixer performance analysis shows that Nb junctions can work well up to twice the gap frequency and the major cause of loss above the gap frequency is the rf losses in the microstrip tuning structures. Further advances in THz SIS mixers may be possible using circuits fabricated with higher-gap superconductors such as NbN. However, this will require high-quality films with low RF surface resistance at THz frequencies.

Energías renovables en edificación: aplicación al abastecimiento de energía eléctrica y climatización

[ES]Este documento tiene el objeto de presentar el uso de las energías renovables en la edificación actual, para ello se analizaran las energías que hay en el mercado, sus beneficios y sus posibles aplicaciones en viviendas, naves industriales, polideportivos, centro comerciales, etc. Para lograr alcanzar todas estas competencias se hará mayor hincapié en el uso de estas nuevas tecnologías en abastecimientos de energía eléctrica y climatización, teniendo en cuenta que no todas las energías renovables son aplicables a la edificación y que no todas las energías tienen las mismas utilidades. El trabajo se lleva a cabo dentro de los trabajos de fin de grado de la escuela técnica superior de ingeniería de Bilbao (ETSIB), más concretamente se refiere al trabajo tipo TFG.3. El trabajo también consta de los apartados descargo de costes y planificación, donde se analiza el desglose de los gastos empleados para la realización de esta memoria y el tiempo elaboración para el mismo. Para concluir es añaden anexos, en los cuales se explican varias de las Normas que se manejan en la actualidad y también se incluyen algunos catálogos de productos comerciales y sus dispositivos para colocar en el edificio.

Análisis de la influencia de la orientación de las fibras metálicas en la resistencia de la matriz de hormigón de acuerdo al Ensayo Barcelona

[ES]El objetivo de este trabajo de fin de grado es analizar la influencia que tiene la cuantía y orientación de fibras metálicas presentes en el interior de probetas de hormigón autocompactante y cuyo objetivo es reforzar y aumentar la resistencia a tracción de este material. Se expondrán las propiedades que combina el HACRFA gracias a la autocompactación del hormigón y la inclusión de fibras en su interior y los beneficios que este nuevo material aporta. Por otro lado, se tratara de situar este estudio en un contexto, analizando a la vez cuál es el alcance y los objetivos más importantes que se han tenido en cuenta. A continuación, y a modo de complementación de su contexto, este trabajo tiene un estado del arte, en el que se mencionarán métodos y ensayos necesarios para llegar a un resultado que permita predecir cuál será la resistencia del material, y por tanto su tenacidad o capacidad de absorber energía, sin necesidad de emplear más que un método fácil y rápido, obviando el resto de ensayos destructivos utilizados en este trabajo. Para tal fin, se establece una metodología que, gracias a ensayos de laboratorio, permita establecer una relación entre el método sencillo que se ha mencionado, el método inductivo, y un resultado teórico de la tenacidad que presenta el HACRFA. Se observará cómo la desviación entre los ensayos experimentales y los resultados teóricos obtenidos es prácticamente nula, despreciando situaciones en las que se presenten comportamientos muy diferentes debido a fallos durante los ensayos.