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Tesis (Doctor en Física)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2011.

El láser de Ti:Zafiro es la fuente más difundida de pulsos ultracortos en la actualidad. No obstante, y pese a su amplia difusión en vastos campos de aplicaciones, numerosos aspectos de su comportamiento permanecían poco explorados. El presente trabajo está dirigido a un estudio exhaustivo de la dinámica del láser de Ti:Zafiro con mode locking por efecto Kerr. Por un lado se desarrolla un modelo teórico basado en mapas iterativos. Los modos de operación conocidos del láser son naturalmente obtenidos con el mapa que tiene como variables el tamaño del haz, curvatura, duración de pulso, chirp y energía. Se obtienen las regiones de estabilidad de cada modo y se determinan sus comportamientos característicos. Por otro lado se determinan experimentalmente las propiedades estructuralmente estables predichas por el modelo, encontrando pleno acuerdo entre la experiencia y el modelo de mapas. Se muestra experimentalmente que las inestabilidades pulso a pulso en la salida del láser son usuales y pueden afectar alguna de las variables dejando inalteradas las otras. Se describe una forma simple de detectarlas y eliminarlas. A partir de la obtención experimental de series temporales de mode locking de los dos modos pulsados del láser se confirma que el comportamiento del láser responde al caos deterrninístico de baja dimensión y se determina, para cada modo, su ruta al caos. De las series temporales generadas por el mapa se obtienen los mismos atractores que los hallados experimentalmente. Como aplicación de los conocimientos generados se propone un algoritmo de control del caos que permite optimizar las prestaciones del láser, reduciendo la duración de pulso a valores cercanos a los lOfs.

En este trabajo investigamos la dinámica del sistema de vórtices en cristales superconductores de YBa2Cu3O7 con defectos columnares, a campos magnéticos bajos, en la región cercana a la transición vidrio-líquido. Intodujimos los defectos columnares por irradiación con iones pesados de alta energía en el acelerador TANDAR. La mayor parte de las mediciones fueron realizadas con la técnica de susceptibilidad alterna. Desarrollamos una serie de métodos novedosos para la interpretación de las curvas de susceptibilidad y su relación con el sistema de vórtices subyacente. Esto nos permitió construir un Diagrama Dinámico experimental cuantitativo en el plano (ha, T), en donde identificamos los distintos regímenes dinámicos y las regiones de transición entre los mismos. Pudimos extraer parámetros característicos de los potenciales de anclaje como la constante de Labusch y las energías de activación térmica. Investigamos la dependencia de la respuesta alterna con la orientación del campo continuo. Comparando estos resultados con los que obtuvimos en muestras sin irradiar, identificamos los centros de anclaje preponderantes en cada región angular. Haciendo un estudio detallado a diferentes ángulos, analizamos cómo se modifica el Diagrama Dinámico cuando el campo está inclinado respecto de los defectos. Por último, complementamos el estudio de la dependencia angular con mediciones de transporte en la región del líquido de vórtices. Con ambas técnicas, comprobamos que los defectos columnares siguen actuando como centros de anclaje correlacionados hasta ángulos muy alejados de los defectos. Para los campos utilizados, el anclaje sigue siendo efectivo hasta que el material llega al estado normal: no existe una región en el líquido de vortices donde la respuesta sea puramente óhmica.

En los superconductores de tipo II el campo magnético penetra en líneas de flujo cuantizadas, conocidas como vórtices. La materia de vórtices constituye un sistema modelo para el estudio de medios elásticos forzados en presencia de desorden. En este sistema, las interacciones de los vórtices entre sí y de estos con los defectos del material, sumadas al grado de influencia de las fluctuaciones térmicas, determinan una gran variedad de fases (ordenadas, vidriosas y líquidas) y comportamientos dinámicos. La dinámica de la materia de vórtices presenta similitudes con otros sistemas complejos, como las ondas de densidad de carga, las paredes de dominio y los coloides: existe una fuerza crítica a partir de la cual las partículas se desanclan y la competencia entre interacciones determina una región de movimiento plástico para fuerzas cercanas a la crítica. Este desanclaje plástico, la dinámica subyacente y su relación con los defectos topológicos han sido tema de estudio por muchos a˜nos. En superconductores limpios, con baja densidad de defectos, como lo son los monocristales de NbSe2, existen dos fases de la red de vórtices ampliamente reconocidas: en la mayor parte del diagrama de fases campo magnético-temperatura, dentro de la fase superconductora del material, las configuraciones estables de la red de vórtices presentan un ordenamiento espacial con características compartidas con cristales y vidrios; en las proximidades de la transición superconductora, la red de vórtices (RV) adopta configuraciones desordenadas. Las características de la transición orden-desorden (O-D), así como la posible existencia de una fase intermedia, planteaban numerosos interrogantes hasta hace algunos a˜nos y fueron el objeto de la investigación de este trabajo de tesis. Gran parte del presente trabajo estuvo dedicado al estudio de los efectos de historia dinámica,enfocados en la dinámica alterna. En general, la aplicación de un campo alterno induce corrientes que ejercen fuerzas oscilatorias capaces de mover los vórtices. Si el campo es suficientemente peque˜no, los vórtices permanecen oscilando alrededor de los centros de anclaje efectivos, dando una respuesta lineal conocida como régimen de Campbell. En ese caso, la medición de la respuesta lineal mediante la susceptibilidad alterna no modifica la configuraci´on del sistema, por lo que constituye una técnica no invasiva para cuantificar la movilidad de la RV. En cambio, campos alternos de mayor amplitud son usados comúnmente en los experimentos para agitar la RV de forma de alcanzar la configuraci´on de equilibrio. Sin embargo, en trabajos previos de nuestro grupo, se había reportado que en la región de la transición O-D un campo alterno de agitación puede dejar al sistema en estados de mayor o menor anclaje, independientes de la configuraci´on inicial. Por otro lado, tambi´en se observaron efectos de historia térmica. El origen de estas diversas respuestas fue, durante a˜nos, un tema controvertido y la f´ısica subyacente a la dinámica descripta, una incógnita. En este trabajo se estudiaron los efectos de historia térmica y dinámica asociados a la transición O-D en monocristales de NbSe2. Se combinaron mediciones de susceptibilidad alterna con experimentos de difracción de neutrones de bajo ángulo (SANS) para investigar la relación entre las respuestas intermedias y el orden de la RV. Se encontr´o evidencia directa de que las respuestas intermedias observadas tras agitar la RV en la región de la transición O-D están asociadas a configuraciones con una densidad intermedia de dislocaciones. Por otro lado, se realizó un estudio sistemático de la dependencia de la respuesta final con los parámetros del campo alterno aplicado para agitar la RV. Los resultados sugieren que, en esta región, el sistema se reorganiza dinámicamente y la respuesta final sería una consecuencia directa de dicho proceso. Además, se obtuvieron indicios de criticalidad asociados a esta reorganización. Por último, se estudiaron los efectos de historia térmica, vinculados a la modificación espontánea de las configuraciones de la RV a partir de la evolución con la temperatura de las interacciones involucradas. A diferencia de lo observado tras agitar al sistema, no se detectaron cambios significativos en la densidad de dislocaciones asociados al ciclado térmico del sistema. Este resultado indica que el anclaje efectivo de la RV depende de otros factores, y no solo de la densidad de dislocaciones. Se proponen una descripción genérica, en términos de barreras de energía que operan a diferentes escalas espaciales y de energ´ıa, y una posible interpretación de la fenomenología observada en el marco de la teoría de anclaje fuerte.

De Angelis, I. (2015). Dinámica del cambio tecnológico en el modelo de desarrollo posconvertibilidad. Límites y oportunidades para la transformación de la estructura productiva argentina: un análisis contextualizado del sector maquinaria y equipo. (Tesis de maestría). Universidad Nacional de Quilmes, Bernal, Argentina.

El carbono orgánico del suelo (COS) es uno de los principales determinantes de la productividad de los ecosistemas, afectando la fertilidad del suelo y su capacidad de secuestrar CO2. La agricultura es uno de los principales cambios de uso del suelo que afecta significativamente el COS. En esta tesis se examinan, mediante experimentos de campo y usando al 13C como trazador isotópico, tres aspectos de la dinámica de C en sistemas agrícolas: 1) la importancia de las raíces en la formación de COS, 2) los efectos de la cantidad y calidad de los residuos sobre la tasa de descomposición y humificación del COS y 3) la dinámica del COS en sistemas de agricultura continua iniciados sobre pastizales naturales nunca laboreados. Los resultados obtenidos muestran que 1) en cultivos de soja y maíz, la formación de COS se deriva principalmente de la biomasa subterránea y en menor medida de los residuos aéreos, al menos en la fracción de la materia orgánica particulada (MOP). También, se observó 2) que el agregado de residuos de maíz con alta relación C:N aumentó la tasa de descomposición de la MOAM (materia orgánica asociada a los minerales) cuando se la compara con el agregado de residuos de soja (baja relación C:N), efecto conocido como priming. Sin embargo, también existió una mayor formación de materia orgánica bajo cultivos de maíz, y por ende se conservaron las reservas de COS, pero su ciclado fue más rápido. Finalmente, 3) los cultivos en sistemas de siembra directa establecidos sobre suelos nunca laboreados presentaron niveles de COS similares a los de los pastizales naturales remplazados. Estos resultados cuestionan parte de nuestro conocimiento sobre los sistemas agrícolas bajo siembra directa, aportando nuevas evidencias experimentales y destacando el uso de marcadores isotópicos de 13C para comprender el flujo de C en los agroecosistemas.

En esta tesis se estudia la dinámica del sistema de los carbonatos en el Atlántico Sudoccidental, utilizando un amplio set de datos in-situ. Se consideraron distintos tópicos. En el estudio de la interacción mar-atmósfera del CO2 se destaca el rol del Atlántico Sudoccidental como sumidero neto de CO2. Se analizó la variabilidad estacional y regional en los flujos CO2 (FCO2) en el Mar Patagónico (MP), donde se destaca la bomba biológica como proceso dominante. También se estudiaron las distribuciones de alcalinidad total (AT) y el carbono inorgánico disuelto (CT), analizando su relación con las masas de agua y los distintos procesos biológicos. Los resultados muestran que la AT es conservativa en toda la región de estudio. En cambio, el CT en el MP es fuertemente no conservativo. Se pudo observar que el accionar de la bomba biológica resulta en un secuestro neto del CO2 en el MP. Al norte de 38°S, se observa estrecha relación entre el CT y las distintas masas de agua, mostrando predominio de los procesos físicos sobre la variabilidad del CT. Adicionalmente se analizó el estado actual del pH y los estados de saturación de calcita y aragonita (ΩCa y ΩAr), estableciendo una línea de base para el estudio de la acidificación oceánica (AO). Finalmente, se estimaron las concentraciones del carbono antropogénico (Cant), mediante los métodos TrOCA y φCT0. Se obtuvieron valores medios de Cant de 54.2 y 48.6 μmol·kg-1 en el MP y de 50 y 58 μmol·kg-1 al norte de 38°S, para TrOCA y φCT0 respectivamente.

La variación morfológica craneofacial resulta, en parte, de procesos del desarrollo que involucran interacciones mecánicas y espaciales que actúan a distintos niveles de organización a lo largo de la ontogenia de los individuos. Los principales determinantes de la forma y tamaño del cráneo incluyen factores, tanto locales como globales, vinculados a la interacción entre el tejido óseo y órganos (e.g. cerebro, músculos) y estructuras asociadas (i.e. dientes), y a respuestas compensatorias a modificaciones producidas en regiones anatómicas específicas. La acción conjunta de estos factores durante el crecimiento y desarrollo estimula o inhibe la diferenciación y actividad de las células involucradas en los procesos de formación y reabsorción de hueso -i.e. osteoblastos y osteoclastos- que constituyen el modelado óseo, produciendo diferencias en tamaño y forma observables anatómicamente entre individuos y poblaciones. Por lo tanto, para comprender el origen y mantenimiento de los patrones de variación observable a nivel morfológico resulta especialmente relevante el estudio de los procesos a nivel tisular y celular. En este contexto, el objetivo general de este trabajo es contribuir al conocimiento de la variación intra-específica en los procesos de modelado óseo y su relación con la variación morfológica dentro y entre poblaciones humanas. Se analizaron los patrones de modelado óseo en el esqueleto facial de individuos subadultos y adultos de dos muestras del sur de Sudamérica procedentes del Noroeste de Argentina (Pampa Grande, Salta) y Patagonia (Valle inferior del río Chubut). Los cambios en la forma y el tamaño del cráneo durante la ontogenia y entre muestras fueron evaluados a partir del empleo de coordenadas tridimensionales de landmarks y semilandmarks, y reconstrucciones tridimensionales de los espacios funcionales correspondientes a los senos maxilar y frontal, al orbital y el endocráneo. Se emplearon técnicas de la morfometría geométrica, adecuadas para cuantificar la dirección y magnitud de los cambios en el arreglo espacial de los rasgos morfológicos. Para el análisis de los patrones de modelado óseo de la superficie facial y su integración con datos morfométricos se desarrolló una aproximación metodológica novedosa que combina estadística espacial y univariada. La metodología propuesta consiste en la cuantificación de la distribución espacial y extensión de las áreas de formación y reabsorción ósea. Esto permitió, en primer lugar, contar con criterios claros y explícitos para la estimación de datos en las áreas con ausencia de información histológica mediante técnicas de interpolación espacial e imputación de datos perdidos. A partir de la obtención de mapas de modelado completos fue posible aplicar análisis estadísticos para resumir y analizar la información del modelado óseo dentro y entre muestras. Asimismo, esta aproximación posibilitó la integración de conjuntos de datos que capturan distintos niveles de variación fenotípica (e.g. histológico y morfológico) empleando estadística multivariada. La información generada sobre la variación ontogenética en ambos conjuntos de datos fue utilizada, asimismo, para discutir implicancias derivadas de las formulaciones de los modelos clásicos de Moss y Enlow sobre los procesos que operan durante el crecimiento y desarrollo craneofacial. Por otro lado, a fin de controlar la variación introducida por el observador en los análisis histológicos de superficies óseas y proveer así mayor confiabilidad a las observaciones, se desarrolló el primer protocolo para el análisis sistemático del error de medición de las superficies de formación y reabsorción ósea. Los resultados de los análisis histológicos obtenidos para Pampa Grande y Chubut indican que el patrón de modelado óseo se mantiene constante a través de la ontogenia para las regiones de la glabela, supraorbital, proceso frontal del maxilar y gran parte del hueso malar, caracterizado por la predominancia de formación. Por el contrario, el cuerpo del maxilar y el borde orbital del malar exhibieron cambios en el patrón de modelado, con un incremento en la presencia de áreas de formación con la edad para ambas poblaciones. Asimismo, se encontraron diferencias entre las muestras analizadas, observándose una mayor presencia de reabsorción en los individuos de la muestra de cazadores-recolectores de Chubut, especialmente en las regiones de mayor impacto local de cargas masticatorias. Por el contrario, la región de la glabela y el supraorbital no exhibió diferencias entre muestras. Estos resultados apoyan una diferenciación en los patrones de modelado entre la región facial superior y la media, indicando que desde el punto de vista histológico estas dos regiones presentan un comportamiento modular. Se detectaron además, áreas con una extensión espacial más limitada que podrían corresponder a módulos de menor jerarquía asociados a factores locales biomecánicos. En general, el análisis comparativo realizado en este trabajo permite señalar que la región facial, especialmente la región media, no exhibe un patrón de modelado único en las poblaciones humanas. A partir del análisis de la covariación entre el modelado óseo y la forma de las estructuras faciales se estableció que los cambios ontogenéticos en la forma de la glabela y el supraorbital no se asocian a diferencias en la extensión y distribución espacial de las actividades de modelado óseo entre individuos. Este resultado sugiere que los cambios en forma a lo largo de la ontogenia serían modelados por la tasa de formación ósea antes que por cambios en la distribución espacial de los dos tipos de actividad celular. Por el contrario, la variación en la forma del malar y del maxilar con la edad se asoció a cambios en el patrón de modelado óseo a lo largo de la ontogenia, aunque en el caso del malar no se corresponde con las expectativas del modelo de crecimiento craneofacial planteado por Enlow. Sobre la base de estos resultados se infiere que las diferencias en la forma de la región facial superior entre las dos muestras analizadas serían resultado de una mayor tasa de actividad de formación en la muestra de Chubut, lo que conduciría al mayor desarrollo de la glabela y los supraorbitales. Por otro lado, las diferencias en los patrones de modelado habrían contribuido a la diferenciación morfológica de la región facial media entre las dos muestras analizadas. En particular, la diferenciación en los patrones de modelado entre muestras se observó en edades más tempranas para el malar que para el maxilar. Estos resultados han permitido generar nuevas preguntas de investigación que requieren futuros estudios para el abordaje de aspectos metodológicos vinculados a la identificación de distintos tipo de superficies óseas en condiciones tafonómicas diversas; y que incluyan un número mayor de muestras, balanceadas por sexo, que incorporen la representación de todos los rangos etarios, y procedan de poblaciones expuestas a diferentes factores ecológicos. Esto permitirá discutir con mayor profundidad los factores que modelan la variación morfológica craneofacial a nivel intra e inter-poblacional.

Se estudia experimentalmente el demojado de peliculas líquidas de diversas viscosidades, sobre sustratos planos y en el interior de tubos capilares cilindricos de PVC. Mientras que en geometría plana la velocidad de demojado, Vd, permanece constante con el espesor de la película, h (para valores de h suficientemente bajos), en geometría cilindrica se observa un claro aumento de Vd con h. Los datos correspondientes a los líquidos de todas las viscosidades analizadas siguen una tendencia común. La velocidad de demojado disminuye para una película de viscosidad dada, cuando el fluido externo no es aire sino un líquido de viscosidad finita: la relación entre el factor de reducción de velocidad y las viscosidades de ambos líquidos concuerdan con lo estimado por un modelo semiempírico previo. Se desarrolla un modelo teórico que muestra que, en geometria cilíndrica, la fuerza capilar motriz aumenta con el cuadrado del espesor de la película. Finalmente, se presenta un modelo numérico en el cual se demuestra que la disipación en el interior del montículo que colecta el líquido que demoja, no es despreciable frente a la de la línea de triple contacto y que depende de la geometría. De esta manera se explica la tendencia de los resultados experimentales.