Behavior of propagating and evanescent components in azimuthally polarized non-paraxial fields

The contribution of the propagating and the evanescent waves associated with freely propagating non-paraxial light fields whose transverse component is azimuthally polarized at some plane is investigated. Analytic expressions are derived for describing both the spatial shape and the relative weight of the propagating and the evanescent components integrated over the transverse plane. The analysis is carried out within the framework of the plane-wave angular spectrum approach. These results are used to illustrate the behavior of a kind of donut-like beams with transverse azimuthal polarization at some plane.

Counter-propagating dual-trap optical tweezers based on linear momentum conservation

We present a dual-trap optical tweezers setup which directly measures forces using linear momentum conservation. The setup uses a counter-propagating geometry, which allows momentum measurement on each beam separately. The experimental advantages of this setup include low drift due to all-optical manipulation, and a robust calibration (independent of the features of the trapped object or buffer medium) due to the force measurement method. Although this design does not attain the high-resolution of some co-propagating setups, we show that it can be used to perform different single molecule measurements: fluctuation-based molecular stiffness characterization at different forces and hopping experiments on molecular hairpins. Remarkably, in our setup it is possible to manipulate very short tethers (such as molecular hairpins with short handles) down to the limit where beads are almost in contact. The setup is used to illustrate a novel method for measuring the stiffness of optical traps and tethers on the basis of equilibrium force fluctuations, i.e., without the need of measuring the force vs molecular extension curve. This method is of general interest for dual trap optical tweezers setups and can be extended to setups which do not directly measure forces.

Química láser: Transferencia de energía

El propósito general de este proyecto es el de desarrollar investigaciones experimentales y teóricas en la dinámica de las reacciones químicas, de importancia en los procesos atmosféricos (baja temperatura) y de combustión (alta temperatura), con especial énfasis en los aspectos relativos a la relajación colisional de la energía, en especies simples y en moléculas de van der Waals. Con este propósito se estudiarán las reacciones físicas y químicas de especies excitadas, en tiempo real, en función del grado de excitación y de la presión y naturaleza de los gases desactivantes. En particular, se tratará de correlacionar la cantidad de energía transferida por colisión con parámetros moleculares, basándose en la dinámica de estos procesos. Los objetivos parciales pueden clasificarse de la siguiente manera: 1) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas diatómicas excitadas vibracionalmente, con gases colisionantes mono y diatómicos. 2) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas poliatómicas, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos, en función del grado de excitación rotacional. 3) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas de van der Waals, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos. 4) Generación de radicales libres del tip CFxCly, con x+y=3, por descomposición multifotónica IR de precursores adecuados y estudio de sus reacciones con diversos sustratos. Por ejemplo, se estudiará la reacción de radicales CF3 con NO2. 5) Estudio de la relajación colisional de moléculas excitadas vibracionalmente por mediciones de la intensidad de fluorescencia IR, resuelta en el tiempo. 6) Instalación y puesta en funcionamiento de un aparato de haces moleculares. 7) Generación y estudio de los procesos de relajación y reactividades de moléculas de van der Waals.

Optimización telémetro láser

Durante el año 1995 se encaró el proyecto "Telémetro Láser aplicable a robótica" en el ámbito de la Universidad Tecnológica Nacional-Facultad Regional Córdoba. Este proyecto pretendía demostrar la factibilidad de utilizar fuentes láser y dispositivos de acoplamiento de carga (CCD) lineales para realizar mediciones de distancia por triangulación óptica. De acuerdo a lo propuesto, este prototipo está constituido por un "iluminador" láser (láser de HeNe), un sistema óptico (cámara fotográfica); el sistema detector consiste en un CCD controlado por un microcontrolador. Las salidas son un display donde se lee la distancia y una salida adicional vía RS 232. Luego de haber concretado el desarrollo del prototipo donde se demuestra la factibilidad del proyecto y del funcionamiento del telémetro láser, la presente propuesta consiste en realizar una optimización del mismo donde se desarrollarán y aplicarán nuevas tecnologías, a los efectos de concretar un telémetro láser aplicable a robótica. Objetivos Específicos En el presente proyecto se propone un medidor de distancias láser compacto que permita medir distancias entre unos centímetros y algunos metros. En particular, se pretende incorporarlo al proyecto "Plataforma autoguiada" presentado por el Grupo GIII de la UTN, como un sensor adicional ya que la medición exacta y confiable de la distancia es esencial para el desplazamiento inteligente del mismo. El dispositivo permitirá además otras aplicaciones aparte de la robótica. Fundamentalmente, en aquellas donde se deseen medir distancias pequeñas, sin contacto y con precisión. Se prevé una posible aplicación para la industria como "calibres sin contacto".

Química láser: Transferencia de energía

El propósito general de este proyecto es el de desarrollar investigaciones experimentales y teóricas en la dinámica de las reacciones químicas, de importancia en los procesos atmosféricos (baja temperatura) y de combustión (alta temperatura), con especial énfasis en los aspectos relativos a la relajación colisional de la energía, en especies simples y en moléculas de van der Waals. Con este propósito se estudiarán las reacciones físicas y químicas de especies excitadas, en tiempo real, en función del grado de excitación y de la presión y naturaleza de los gases desactivantes. En particular, se tratará de correlacionar la cantidad de energía transferida por colisión con parámetros moleculares, basándose en la dinámica de estos procesos. Los objetivos parciales pueden clasificarse de la siguiente manera: 1) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas diatómicas excitadas vibracionalmente, con gases colisionantes mono y diatómicos. 2) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas poliatómicas, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos, en función del grado de excitación rotacional. 3) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas de van der Waals, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos. 4) Generación de radicales libres del tip CFxCly, con x+y=3, por descomposición multifotónica IR de precursores adecuados y estudio de sus reacciones con diversos sustratos. Por ejemplo, se estudiará la reacción de radicales CF3 con NO2. 5) Estudio de la relajación colisional de moléculas excitadas vibracionalmente por mediciones de la intensidad de fluorescencia IR, resuelta en el tiempo. 6) Instalación y puesta en funcionamiento de un aparato de haces moleculares. 7) Generación y estudio de los procesos de relajación y reactividades de moléculas de van der Waals.

Evaluación del efecto del láser y magnetoterapia en miopatía experimental valorando biomarcadores de estrés oxidativo, histomorfometría y actividad enzimática mitocondrial. Evaluation of the effect of laser and magnetic therapy in experimental myopathy assessing oxidative stress biomarkers, histomorphometry and mitochondrial enzyme activity

El láser de baja y media energía y la magnetoterapia son utilizados en desórdenes osteomioarticulares por sus efectos analgésico, antiinflamatorio y trófico, entre los más destacados. Sin embargo, son insuficientes las investigaciones sobre su mecanismo de acción y antecedentes científicos que avalen sus efectos. Es por ello, que la determinación de acontecimientos celulares y moleculares que ocurren durante la interacción de estos tipos de energía con el sistema muscular, sería relevante para el conocimiento y optimización de tales terapias en las ciencias biomédicas. En las miopatías inflamatorias idiopáticas, se encuentra afectada la estructura, morfología y bioquímica del tejido muscular. La energía que éste requiere para el normal funcionamiento es generada en la mitocondria. Esta organela también es la responsable de la generación de especies oxidantes provocando estrés oxidativo y el inicio de los procesos de apoptosis. Por lo antes dicho, consideramos que la determinación de los biomarcadores inflamatorios asociados a estrés oxidativo, realizando el análisis histomorfométrico ultraestructural y valorando la actividad de los complejos enzimáticos mitocondriales, permitiría una evaluación de la acción terapéutica del láser y la magnetoterapia en un modelo experimental de miopatía. Para ello se propone evaluar el efecto de la magnetoterapia y del láser de baja energía (He-Ne y As.Ga) en miopatía experimental determinando indicadores inflamatorios asociados a estrés oxidativo, análisis histomorfométrico y valoración de la actividad enzimática mitocondrial. Específicamente: -Determinar indicadores inflamatorios y de estrés oxidativo: Oxido Nítrico, Grupos carbonilos, L-citrulina, Fibrinógeno, Superóxido dismutasa, Glutation peroxidasa y Catalasa por espectrofotometría. -Identificar los cambios anatomopatológicos del músculo esquelético por microscopía óptica (MO): cuantificación del infiltrado inflamatorio; MO de alta resolución (MOAR) y por microscopía electrónica: histomorfometría de la ultraestructura miofibrilar y mitocondrial. -Valorar las actividades enzimáticas de la citrato sintasa y de los complejos: I (NADH-ubiquinona reductasa), II (succinato-ubiquinona-reductasa) III (ubiquinona-citocromo c-reductasa) y IV (citocromo c-oxidasa); en mitocondrias de tejido muscular por espectrofotometría. -Evaluar la actividad apoptótica en las fibras musculares de los diferentes grupos por ténica de T.U.N.E.L. Las mediciones mitocondriales (por ME) y de infiltrado inflamatorio (por MO) se realizarán en un total de 5 fotos de aumentos similares en forma aleatoria por grupo estudiado (n=10). Los cambios estructurales observados se analizarán en el programa Axiovision 4.8, para cuantificar el área total ocupada, número total y grado de alteración de las mitocondrias y el porcentaje de infiltrado inflamatorio determinando el grado de inflamación. Los resultados de los datos cuantitativos se analizarán aplicando ANAVA (test de Fisher para comparaciones múltiples); y para los datos categóricos se utilizará Chi cuadrado (test de Pearson), estableciéndose un nivel de significación de p < 0.05 para todos los casos. Importancia del Proyecto: La salud y el bienestar del hombre son los logros perseguidos por las ciencias de la salud. La obtención de terapias curativas o paliativas con un mínimo de efectos colaterales para el enfermo se incluye en estos logros. Por esto y todo lo anteriormente expuesto es que consideramos de gran importancia poder esclarecer desde las ciencias básicas los efectos celulares y moleculares en modelos experimentales la acción de la terapia con láser y magnetoterapia para una aplicación clínica con base científica en todas las áreas de las Ciencias Médicas. In the idiopathic inflammatory myopathies, is affected the structure, morphology and biochemistry of muscle tissue. The mitochondria is responsible for the generation of oxidizing species leading to oxidative stress and the beginning of the process of apoptosis. As said before, we consider the determination of inflammatory biomarkers related to oxidative stress, by ultrastructural morphometric analysis and assessing the activity of mitochondrial enzyme complexes, permit an evaluation of the therapeutic action of laser and magnetic therapy in an experimental model myopathy. We propose to evaluate the effect of the treatment identifying indicators in experimental inflammatory myopathy associated with oxidative stress, histomorphometric analysis and assessment of mitochondrial enzyme activity. Specifically -determining: Nitric oxide, carbonyl groups, L-citrulline, fibrinogen, superoxide dismutase, glutathione peroxidase and catalase by spectrophotometry. -Identify the pathological changes in skeletal muscle by optical microscopy (OM): quantification of the inflammatory infiltrate, OM high resolution (MOAR) and electron microscopy, histomorphometry of myofibrillar and mitochondrial ultrastructure. -Evaluate the enzymatic activity of citrate synthase and complexes: I, II, III and IV in mitochondria muscle tissue by spectrophotometry. -Evaluate apoptotic activity in muscle fibers by TUNEL technique of Mitochondrial measurements and inflammatory infiltration (by OM) was performed in a total of 5 photos of similar increases in random by the study group (n = 10). The structural changes observed are discussed in the program Axiovision 4.8, to quantify number, degree of alteration of mitochondria and the percentage of inflammatory infiltrate determining the degree of inflammation. The results of the quantitative data were analyzed using ANOVA (Fisher test), and categorical data with Chi-square (Pearson test), establishing a significance level of p <0.05.

Producció de material docent per a ciència de materials mitjançant microscòpia electrònica de rastreig i làser confocal

Aquest projecte s'ha realitzat al Servei de Microscòpia de la Universitat Autònoma de Barcelona, i ha tingut una durada de dos anys (2006-2008). La finalitat d’aquest projecte ha estat l’elaboració de material didàctic basat en la captació d’imatges i l’edició de recursos pedagògics de suport digital aplicats a la ciència de materials. Es pretén millorar així la qualitat docent de les pràctiques de diverses assignatures dels ensenyaments de Física i d’Enginyeria de Materials utilitzant tècniques d’anàlisi actuals com són la Microscòpia Electrònica de Rastreig (MER) i la Microscòpia Optica (MO). Amb aquest projecte es vol fomentar també el treball interdisciplinari en equip entre professionals (docents i tècnics superiors de recerca) i acostar la teoria de les assignatures a la realització pràctica, facilitant el suport digital necessari per aconseguir un màxim aprofitament a les aules. Les imatges de MER i MO ajudaran als alumnes a familiaritzar-se amb el món de la recerca i la indústria.

Elaboració de nous recursos docents en el camp de la biologia vegetal, mitjançant l'ús de noves tecnologies de microscòpia com làser confocal i multifotó

Aquest projecte s'ha realitzat al Servei de Microscòpia de la Universitat Autònoma de Barcelona, i ha tingut una durada de dos anys (2007-2009). Els objectius concrets d'aquest projecte assolits per a les diferents assignatures ha estat l'anàlisi de característiques citològiques, característiques morfològiques i anatòmiques de les estructures vegetatives dels diferents nivells d’organització, característiques morfològiques i anatòmiques de les estructures reproductores. El material docent obtingut en aquest projecte està sent utilitzat en les assignatures següents: Botànica Farmacèutica, Biodiversitat vegetal marina, Recursos vegetals aquàtics: les algues, Plantes d'ús alimentari, Conserv. i gestió de poblacions i comunitats marines, Usos i cultius de recursos algals marins, B. i diversitat de criptògames, Biologia II, Tècniques Exp. de biologia II, Botànica, Biologia animal i vegetal. Per a la realització de l’estudi, s'ha obtingut una col·lecció d’imatges al MLC, MER i MET per aclarir els criteris sistemàtics. Durant el primer any s’han adquirit totes les imatges necessàries, per tal de poder elaborar el material didàctic en suport digital. Durant el segon any s’ha implementat aquest material a les respectives classes pràctiques i s’ha avaluat la seva importància en la millora de la formació dels alumnes i del suport al professor. L’aplicació del material elaborat a la docència pràctica durant el tot segon any ha permès fer un primer estudi per valorar la seva eficàcia i fer-hi les correccions oportunes. Durant tot el projecte, el treball conjunt de professors i tècnics ha estat bàsic per a l’obtenció de material didàctic adequat a la realitat dels estudis actuals i a la docència pràctica.

Análisis univariante y multivariante de factores predictivos de fracaso de fotovaporización con láser verde

Objectiu: Realitzar un estudi descriptiu de la implantació de la fotovaporització amb làser verd a un hospital comarcal i determinar quines son les condicions preoperatòries i intraoperatòries ideals per tal d’obtenir un resultat satisfactori. Material i mètodes: Revisió retrospectiva de 179 fotovaporitzacions prostàtiques realitzades entre gener 2007 y juny 2010 a l’Hospital de la Ribera (Alzira), analitzant l’experiència del cirurgià, edat dels pacients, volum prostàtic, PSA, IPSS, Qmax i antecedents preoperatoris, classificació ASA, paràmetres intraoperatoris com el temps quirúrgic, requeriments transfusionals, tipus de làser verd utilitzat i reconversió a RTU-p i postoperatoris on s’ha estudiat les complicacions postoperatories i de seguiment com el PSA, IPSS y Qmax i les reintervencions. Realitzem un estudi univariant i multivariant per a identificar quins paràmetres preoperatoris i intraoperatoris van a condicionar un fracàs terapèutic Resultats: En l’estudi descriptiu s’observa similars resultats en tots els paràmetres respecte a la literatura disponible En l’estudi multivariant, identifiquem la curta experiència del cirurgià i el volum prostàtic menor de 40 CC com els factors de risc independents de fracàs de la fotovaporització amb làser verd. Conclusions: la fotovaporització amb làser verd es un procediment efectiu i fàcilment reproduïble en el tractament desobstructiu del tracte urinari inferior d'origen prostàtic. Calen estudis multicèntrics, prospectius i aleatoritzats per confirmar els resultats d’aquest estudi, donat que en l’actualitat disposem de pocs articles que aporten un nivell de evidència i un nivell de recomanació elevats.

Descenso del PSA tras la cirugía de la HBP: estudio comparativo entre Resección transuretral de la próstata, Enucleación prostática con láser de Holmium y Adenomectomía retropúbica

INTRODUCCIÓ: Existeix una correlació entre els grams de pròstata ressecada per HBP i el descens de PSA. OBJECTIUS: Comparar el descens de PSA després de: RTUp, HoLEP i Adenomectomia retropúbica. MATERIAL I MÈTODES: 146 pacients intervinguts d'HBP: 50 AR, 50 HoLEP, 46 RTUp. Comparem el percentatge de reducció de PSA després dels tres procediments mitjançant ANOVA (p &0,05). RESULTATS: el percentatge de disminució de PSA és major després de la retropúbica (82,83%), seguit de l’HoLEP (68,45%) i de la RTUp (39,74%). CONCLUSIONS: No existeixen diferències estadísticament significatives en el descens de PSA entre l'AR i el HoLEP, però sí entre aquests dos i la RTUp.

Corrección del astigmatismo con láser excimer

La cirurgia refractiva és relativament nova i s’ha incrementat en les últimes dècades. La queratomileusis in situ és una de les tècniques refractives corneals més utilitzades actualment. L’astigmatisme és el defecte refractiu més freqüent i complex. Els resultats amb LASIK tòriques no són tant previsibles com en les esfèriques. La millora astigmàtica postoperatòria en aquells ulls amb astigmatisme (a favor, en contra i oblic) es manté molt estable en els controls successius (tant en miops com en hipermetrops). Existeix un descens important entre la mitjana en el preoperatori i les mitjanes dels controls successius en tots els tipus d’astigmatisme estudiats.

Nanotermoparells: heterounions de nanowires

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of California a Irvine, EEUU, entre juliol del 2007 i gener del 2008. Els termoparells són actualment els sensors de temperatura més populars i més utilitzats per a un ampli rang d’aplicacions: industrials, domèstiques, etc. Aconseguir miniaturar els dispositius fins a dimensions extremadament petites obra un ampli rang de noves aplicacions per aquests dispositius, per exemple, en el camp de la tecnologia lab-on-a-chip. En aquesta investigació, el concepte de termoparell, és a dir, dos cables de diferent metall connectats per un extrem s’ha extrapolat a l’escala nanomètrica, utilitzant nanowires com a element de construcció. Aquests nanowires s’han sintetitzat a través d’un nou procediment desenvolupat en el grup d’investigació de la Universitat de California, Irvine, que ha permès treballar amb nanowires de diferents dimensions (control independent de l’alçada i amplada) i un major grau d’èxit en la fabricació d’aquests termometres. El mètode també permet dipositar aquestes nanoestructures sobre substractes no conductors de manera controlable, simplificant notablement tot el procés de fabricació. L’obtenció d’aquests dispositius ha permès demostrar que, a part de ser bons sensors de temperatura a nivell macroscòpic (fonts de calor ambientals), també permet la determinació de temperatura a nivell microscòpic (fonts de calor focalitzada, com és el cas de feixos làser). Per a la seva caracterització ha estat necessari l’ús de tecnologia puntera (làsers, amplificadors, microscopis de forces atòmiques) i inclòs el disseny de nous dispositius. Aquests nanotermoparells presenten propietats extraordinàries, com una gran sensitivitat, gran velocitat de resposta a estímuls tèrmics, i un comportament estable vers l’ús i el temps.

Diseño e implementación de una interfície de lectura de un láser 2D

Con la realización del proyecto se pretende conocer y comprender el funcionamiento de un sistema de distancias basado en un láser que efectua medidas en un plano 2D y diseñar e implementar un software que permita la utilización de los recursos del mismo.

Memnònium: de memnó al làser acústic

Treball de recerca realitzat per alumnes d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2010. Prenent com a punt de partença l'estudi del mite grec de Memnó s’ha realitzat un estudi teòric i aplicat sobre l’efecte termoacústic. La metodologia del treball passa per l'estudi del mite grec de Memnó i dels fets històrics documentats, així com de la teoria dels modes de vibració en tubs sonors i de l'efecte termoacústic, que permeten explicar el fenomen i entendre el fonament del làser acústic. Posats els fonaments, es tracta de dissenyar i construir un instrument que permeti reproduir el fenomen observat fa 2000 anys i que funcioni com un làser acústic. Finalment, amb l'instrument construït, es poden realitzar diverses anàlisis experimentals per comprovar les característiques del so emès i en quines condicions s'emet. El fenòmen del Memnònium, produït per l'efecte termoacústic, té el mateix fonament que els dispositius anomenats làsers acústics. El so emès pels dos làsers acústics que hem construït és una ona harmònica. Funcionen com tubs sonors oberts per un extrem i ressonant en el primer mode de vibració, amb un comportament equivalent al d'un diapasó. El so emès és de gran intensitat. La freqüència depèn de la longitud del tub, d'acord amb la teoria dels tubs sonors. L’efecte s'aconsegueix de la mateixa manera amb recipients de formes diverses.

Control d'un sistema de marcatge làser de caixes

RESUM Avui en dia, l’alta competitivitat que existeix al mercat, fa que les empreses hagin d’esprémer al màxim les seves possibilitats per no quedar-se enrere. Un dels processos en que aquest fet hi és més present és el productiu. L’empresa JCM Technologies també engloba aquest camp i és en un dels seus processos productius on aquest projecte pren part. L’objectiu d’aquest projecte final de carrera ha estat desenvolupar un sistema per poder marcar caixes mitjançant un làser de CO2 i un automatisme manipulador de caixes. D’aquesta manera aquest procés productiu té una durada molt inferior a l’antic procés, que consistia en enganxar una etiqueta al lloc on ara és marcat pel làser. Per satisfer els objectius, s’ha creat una aplicació de Windows que per mitjà d’una interfície gràfica, permet a l’usuari realitzar els passos necessaris per fer el marcatge. Primerament es recullen les dades procedents de la comanda; seguidament es seleccionen les que s’han de marcar a les caixes i s’envien al làser mitjançant comunicació sèrie; una vegada aquesta inicialització ha finalitzat correctament, s’engega la seqüència de marcatge de les caixes, que en marcarà la quantitat indicada. Aquest procés de marcatge consisteix en supervisar l’estat en que es troben certes senyals, procedents de l’automatisme i del làser, i depenent d’aquestes generar-ne unes altres. Aconseguint així realitzar el procés de marcatge de cada caixa. Com a conclusions cal dir, que els objectius s’han complert, ja que s’ha aconseguit un procés de marcatge ràpid i robust. També s’ha aconseguit que les parts de configuració de l’aplicació, i de les caixes siguin de fàcil manipulació. Per tant, amb l’acompliment dels objectius d’aquest projecte, aconseguim completar el sistema de marcatge, i permetre que les caixes siguin marcades de forma correcta, ràpida i eficient.