Field-induced coordinates for the determination of dynamic vibrational nonlinear optical properties

Three conjugated organic molecules that span a range of polarity and valence-bond/charge transfer characteristics were studied. It was found that dispersion can be insignificant, and that adequate treatment can be achieved with frequency-dependent field-induced vibrational coordinates (FD-FICs)

Nuclear relaxation contribution to static and dynamic (infinite frequency approximation) nonlinear optical properties by means of electrical property expansions: Application to HF, CH4, CF4, and SF6

Electrical property derivative expressions are presented for the nuclear relaxation contribution to static and dynamic (infinite frequency approximation) nonlinear optical properties. For CF4 and SF6, as opposed to HF and CH4, a term that is quadratic in the vibrational anharmonicity (and not previously evaluated for any molecule) makes an important contribution to the static second vibrational hyperpolarizability of CF4 and SF6. A comparison between calculated and experimental values for the difference between the (anisotropic) Kerr effect and electric field induced second-harmonic generation shows that, at the Hartree-Fock level, the nuclear relaxation/infinite frequency approximation gives the correct trend (in the series CH4, CF4, SF6) but is of the order of 50% too small

Acoustic transport of charge and spins in GaAs-based heterostructures

Report for the scientific sojourn carried out at the Paul Drude Institut für Festkörperelektronik of the Stanford University, USA, from 2010 to 2012. The objective of this project is the transport and control of electronic charge and spin along GaAs-based semiconductor heterostructures. The electronic transport has been achieved by taking advantage of the piezolectric field induced by surface acoustic waves in non-centrosymmetric materials like GaAs. This piezolectric field separates photogenerated electrons and holes at different positions along the acoustic wave, where they acummulate and are transported at the same velocity as the wave. Two different kinds of structures have been studied: quantum wells grown along the (110) direction, both intrinsic and n-doped, as well as GaAs nanowires. The analysis of the charge acoustic transport was performed by micro-photoluminescence, whereas the detection of the spin transport was done either by analyzing the polarization state of the emitted photoluminescence or by Kerr reflectometry. Our results in GaAs quantum wells show that charge and spin transport is clearly observed at the non-doped structures,obtaining spin lifetimes of the order of several nanoseconds, whereas no acoutically induced spin transport was detected for the n-doped quantum wells. In the GaAs nanowires, we were able of transporting successfully both electrons and holes along the nanowire axis, but no conservation of the spin polarization has been observed until now. The photoluminescence emitted by these structures after acoustic transport, however, shows anti-bunching characteristics, making this system a very good candidate for its use as single photon emitters.

Field-induced coordinates for the determination of dynamic vibrational nonlinear optical properties

Three conjugated organic molecules that span a range of polarity and valence-bond/charge transfer characteristics were studied. It was found that dispersion can be insignificant, and that adequate treatment can be achieved with frequency-dependent field-induced vibrational coordinates (FD-FICs)

Nuclear relaxation contribution to static and dynamic (infinite frequency approximation) nonlinear optical properties by means of electrical property expansions: Application to HF, CH4, CF4, and SF6

Electrical property derivative expressions are presented for the nuclear relaxation contribution to static and dynamic (infinite frequency approximation) nonlinear optical properties. For CF4 and SF6, as opposed to HF and CH4, a term that is quadratic in the vibrational anharmonicity (and not previously evaluated for any molecule) makes an important contribution to the static second vibrational hyperpolarizability of CF4 and SF6. A comparison between calculated and experimental values for the difference between the (anisotropic) Kerr effect and electric field induced second-harmonic generation shows that, at the Hartree-Fock level, the nuclear relaxation/infinite frequency approximation gives the correct trend (in the series CH4, CF4, SF6) but is of the order of 50% too small

Local non-negative initial data scalar characterization of the Kerr solution

For any vacuum initial data set, we define a local, non-negative scalar quantity which vanishes at every point of the data hypersurface if and only if the data are Kerr initial data. Our scalar quantity only depends on the quantities used to construct the vacuum initial data set which are the Riemannian metric defined on the initial data hypersurface and a symmetric tensor which plays the role of the second fundamental form of the embedded initial data hypersurface. The dependency is algorithmic in the sense that given the initial data one can compute the scalar quantity by algebraic and differential manipulations, being thus suitable for an implementation in a numerical code. The scalar could also be useful in studies of the non-linear stability of the Kerr solution because it serves to measure the deviation of a vacuum initial data set from the Kerr initial data in a local and algorithmic way.

Efecte de la freqüència d'incendis sobre l'estructura i composició de les comunitats vegetals a la península del Cap de Creus

L’efecte de la freqüència d’incendis sobre la dinàmica de les comunitats vegetals mediterrànies ha estat estudiada a la península del cap de Creus. S’han realitzat observacions en 24 parcel·les per percebre canvis en l’estructura i composició de les comunitats vegetals en funció de la freqüència de foc (de 1 a 5 incendis en una mateixa parcel·la) i de les estratègies regeneratives postincendi que presenten les espècies (rebrotació i germinació). Una elevada freqüència d’incendis va associada a una disminució de l’abundància de les espècies llenyoses rebrotadores obligades i de les espècies llenyoses germinadores obligades. D’aquestes últimes, les espècies del gènere Cistus acaben desapareixent a freqüències altes de foc. Les espècies rebrotadores facultatives es mantenen indiferents a la freqüència d’incendis, fet que els permet ser les dominants als estrats arbustius de les comunitats a freqüències elevades de foc. S’observa una tendència a l’increment d’espècies herbàcies, incloses les gramínies, a major números de focs. Brachypodium retusum és dominant en totes les àrees, demostrant una gran capacitat de colonització i regeneració postincendi. Aquests resultats suggereixen una transformació de les comunitats vegetals dominades per espècies arbustives llenyoses a estructures més simplificades dominades per herbàcies, establint-se un mecanisme de retroalimentació entre aquestes i el foc.

L'Efecte dels raigs gamma sobre les pastanagues: recerca i innovació a la cuina del segle XXI

Conferència inagural de la 11a Setmana de la Ciència celebrada el 2006 al Palau Robert

L'efecte del pH i del sistema de cultiu en el creixement de plantes de raves (Raphanus sativus L. )

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 2008. Es pretén determinar quina influència exerceix el pH i el mètode de cultiu en el creixement i desenvolupament de les plantes de rave. S’han estudiat sis objectius concrets. Primerament, la influència del pH en el creixement de plantes de rave. Segonament, comparar dos sistemes de cultiu hidropònics: amb aigua i amb perlita. Tercerament, determinar la rendibilitat econòmica de cada sistema segons els costos i els resultats obtinguts. En quart lloc, avaluar la possibilitat d’emprar aquests mètodes a major escala i com alternativa al cultiu tradicional al sòl. En cinquè lloc, estudiar per microscòpia electrònica de rastreig els diferents epitelis de la planta. I, finalment, estudiar com afectaria el fenomen de la pluja àcida, mitjançant l’observació de l’efecte de pH àcids en el creixement de la planta.

Efecte immediat del café sobre la freqüència cardíaca

Algunes proves prèvies a aquesta recerca fetes al Centre de recursos de Documentació i Experimentació de Ciències i Tecnologia semblaven posar de manifest una paradògica disminució de la freqüència cardíaca en el temps immediat a la ingesta de cafè. Així doncs, es va plantejar la següent hipòtesi de treball: el cafè provoca un efecte immediat sobre la freqüència cardíaca fent-la disminuir, i aquest efecte és menor si hi ha hagut una habituació prèvia a aquesta beguda. S’ha diferenciat entre organismes habituats i no habituats al cafè, i s’ha intentat corroborar tant en dàfnies com en humans. Alhora, amb dàfnies s’ha investigat una possible diferència de resultats segons la concentració de cafè, i en humans una possible diferència segons el sexe. En el cas de les dàfnies, s’ha fet el recompte de batecs cardíacs directament al microscopi, abans i després de posar-les en medis de diferents concentracions de cafè; en el cas dels humans, s’ha fet el recompte de pulsacions manual, amb el suport d’un fonendoscopi. S’ha diferenciat els organismes no habituats al cafè dels que presenten un mateix grau d’habituació. S’han fet diversos tractaments en cada cas i sempre s’han contrastat els resultats amb un blanc o patró. Alhora, s’han controlat totes les variables que ha estat possible. La la hipòtesi plantejada ha estat demostrada; s’ha observat un cert paral•lelisme entre els efectes en dàfnies i en humans. A més, en dàfnies s’ha comprovat un cert efecte tòxic del cafè, proporcional a l’increment de la concentració. Aquest efecte no s’ha estudiat en humans per raons òbvies però s’ha posat de manifest un grau d’afectació més elevat en dones que en homes

Estimació de les emissions de metà generades per fermentació entèrica a la ramaderia bovina a Catalunya, com a font de gasos d'efecte hivernacle (GEH)

L’emissió de GEH generats per processos relacionats amb l’activitat antropogènica ha provocat que la temperatura mitjana de la Terra augmenti, originant el que es coneix com escalfament global. Les possibles conseqüències negatives per al conjunt de la biosfera han portat a l’adopció d’acords internacionals que obliguen als diferents Estats a realitzar Inventaris Nacionals d’Emissions a l’Atmosfera. El CH4, que és exhalat o eructat com a resultat del procés de fermentació entèrica dels remugants, genera un impacte que ha de ser quantificat en els diferents inventaris. En aquest projecte s’ha realitzat l’estimació del CH4 generat per la fermentació entèrica dels bovins a Catalunya. Per aquest objectiu s’han utilitat les equacions explicitades a les directrius del Panel Intergovernamental sobre el Canvi Climàtic (IPCC), així com l’equació de Cambra, L. et al. (2008) per a la determinació del factor de conversió Ym. El resultat final rebaixa les quantitats inventariades tant per l’administració catalana com per l’espanyola.

Eficiència energètica i consum de recursos: una estimació de l'efecte rebot a Catalunya

L’efecte rebot és aquell mecanisme a través del qual una millora de l’eficiència energètica no produeix el potencial estalvi d’energia esperat, o inclús pot fer que n’augmenti el consum. Això és degut a que una millora de l’eficiència energètica produeix un abaratiment del cost de proveir el servei energètic, que n’impulsa la demanda. Aquest treball realitza una revisió de la literatura existent sobre efecte rebot directe; analitza els principals aspectes teòrics i metodològics; i finalment estima, a partir de tècniques economètriques, la magnitud de l’efecte rebot directe per als serveis energètics que utilitzen energia elèctrica a les llars a Catalunya.

Estudi de l'organogènesi del sistema reproductor de la cabra de mar (Maja brachydactyla) i efecte dels factors ambientals sobre la reproducció en captivitat

Diferents aspectes de la reproducció de la cabra de mar Maja brachydactyla s’han estudiat amb l’objectiu d’obtenir coneixements bàsics i aplicats al cultiu en captivitat d’aquesta espècie de gran interès comercial i aqüícola. L’anatomia interna de l’aparell reproductor masculí, el procés d’espermatogènesi, amb especial èmfasi amb la formació de l’acrosoma, i l’estructura i organització l’espermatozoide s’han descrit amb tècniques microscòpiques avançades. El desenvolupament de les gònades durant els primeres fases del desenvolupament post- embrionari (fases larvàries i primer cranc juvenil) han estat descrites mitjançant la quantificació de l’expressió del gen vasa, el qual és expressat específicament per les cèl•lules de la línia germinal. Aquests coneixements són bàsics per a la comprensió del paper dels mascles en la la reproducció i la seva aplicació posterior en condicions de captivitat. La reproducció en captivitat s’ha estudiat amb una sèrie d’experiments amb l’objectiu de determinar la quantitat, pes sec i composició bioquímica proximal de les larves acabades d’eclosionar en condicions de captivitat i l’efecte de les condicions ambientals, com ara el fotoperíode i la salinitat, sobre aquests paràmetres. Aquests experiments demostren què es poden obtenir larves de la cabra de mar en condicions de captivitat què podrien ser utilitzades per a la producció i l’efecte sobre la reproducció del fotoperíode i salinitat.

Preparació de puntes de tungstè per a microscòpia d'efecte túnel (STM)

Es presenten els resultats experimentals obtinguts durant l’estudi sistemàtic realitzat de la preparació electroquímica de puntes de tungstè per al Microscopi d’Efecte Túnel (STM), fent servir dos electròlits: KOH i NaOH. L’estudi sobre la morfologia, longitud de la punta i radi de curvatura de la punta en funció del voltatge aplicat i les concentracions de l’electròlit es descriu al capítol 3. La caracterització de les puntes es va dur a terme, per una part, mitjançant un microscòpic electrònic de rastreig (SEM) i per l’altre banda, amb el ús de les puntes obtingudes al STM. En resumen, els resultats mostren que ambdós electròlits permeten obtenir puntes que es poden fer servir amb èxit per l’obtenció d’imatges amb l’STM. Les millors puntes són aquelles que s’obtenen dins de rangs de concentracions d’electròlit baixes, entre valor de 10 a 15% en pes pel NaOH i entre 10 i 20% pel KOH i rangs de voltatge entre 3 a 7 V pel NaOH i 4 a 8 V pel KOH. S’observa que es requereixen temps d’atac electroquímic menors fent servir com a electròlit NaOH. S’estudia, en el capítol 4, el tractament que requereix la punta per tal d’eliminar les impureses de la seva superfície. Es realitzen diferents proves amb tres mètodes de neteja: (1) tractament químic, (2) bombardeig iònic i (3) tractament tèrmic de recuit. En el capítol 5 del projecte s’analitzen les imatges d’una mostra d’or, Au(110), d’estructura coneguda, amb el microscopi d’efecte túnel STM) del laboratori fent servir les puntes obtingudes sota les condicions considerades òptimes. El resultat confirma el bon comportament de les puntes obtingudes sota les condicions descrites en els capítols anteriors i establert una pauta a seguir per obtenir puntes d’una manera senzilla i reproduïble.