Ἡ παροῦσα μελέτη ἀποτελεῖ διπλωματική ἐργασία στό Τμῆμα Φιλοσοφίας τοῦ Πανεπιστημίου Πατρῶν. Μέ αὐτή θά ἀποπειραθοῦμε νά ἀναλύσουμε μέρος ἑνός ἀπό τά ἔργα τοῦ σπουδαιότερου, ἴσως, ἀρχαίου Ἕλληνα φιλοσόφου, τοῦ Ἀριστοτέλη. Πρόκειται γιά τό ἔργο «Φυσικῆς Ἀκροάσεως Α΄» καί συγκεκριμένα γιά τά κεφάλαια 6, 7, 8 καί 9 τοῦ ἔργου. Τά παραπάνω κεφάλαια τοῦ Ἀριστοτελικοῦ ἔργου παρουσιάζονται καί ἀναλύονται σέ ἀντίστοιχα κεφάλαια αὐτῆς τῆς ἐργασίας. Προτάσσεται γενική εἰσαγωγή, στήν ὁποία παρουσιάζεται συνοπτικά τό περιεχόμενο τῆς ἐργασίας καί ἀναφέρονται κάποια βασικά βιογραφικά στοιχεῖα τοῦ μεγάλου πανεπιστήμονα φιλοσόφου, τό ἔργο τοῦ ὁποίου κατέχει ἐξέχουσα θέση στήν παγκόσμια φιλοσοφία καί ἐπιστήμη. Ἀπό τή θέση αὐτή ἐκφράζω τίς θερμές εὐχαριστίες μου στόν ἐπιβλέποντα κ. Στασινό Σταυριανέα, Λέκτορα τοῦ Τμήματος Φιλοσοφίας τοῦ Πανεπιστημίου Πατρῶν, τόσο γιά τή βοήθειά του στήν ἐπιλογή τοῦ θέματος, ὅσο καί γιά τήν πολύτιμη καθοδηγησή του στήν πορεία τῆς ἐργασίας, καθώς καί ὅλους ὅσοι μέ κάθε τρόπο μέ βοήθησαν ἤ μέ διευκόλυναν στήν ὁλοκλήρωση αὐτῆς τῆς ἐργασίας. / This study consists dissertations in section Philosophy, University of Patras. With that attempts at analysis by one of his works, perhaps most importantly, Ancient Greek philosopher, Aristotle. The project is called "Natural Hearing A΄" and specifically on chapters 6, 7, 8 and 9 of the project. The above chapters Aristotle work presented and analyzed in respective chapters of this work. Preceded by a general introduction which summarizes the content of work and specifying some basic biographical information on major universities philosopher, whose work occupies a prominent position in world philosophy and science. From this position I express my warmest thanks to Supervisor Mr. Stasinos Stavrianeas, Lecturer of the Department of Philosophy, University of Patras, both for his help in choosing the subject and for valuable guidance in the course of work, and all those who in any way helped or by facilitated Consummation this work.

Αποτελεί κοινό τόπο η διαπίστωση ότι οι δημόσιες δαπάνες σε μια δημοκρατική κοινωνία, θα πρέπει να βασίζονται σε ένα αποτελεσματικό σύστημα δημοσιονομικής διαχείρισης και ελέγχου. Τα ανώτατα ελεγκτικά ιδρύματα (Supreme Audit Institutions-SAIs), επιφορτισμένα με τον εξωτερικό έλεγχο που ασκείται στους δημόσιους οργανισμούς κάθε χώρας, συμβάλλουν αποφασιστικά στην ποιότητα και την αποτελεσματικότητα της δημοσιονομικής διαχείρισης. Ειδικά στην Ελλάδα, η σημερινή οικονομική συγκυρία, καθιστά περισσότερο επιτακτική την ανάγκη για λογοδοσία των δημοσίων λειτουργών, διαφάνεια στην διάθεση του δημοσίου χρήματος και αναδιοργάνωση του συστήματος εξωτερικού ελέγχου σύμφωνα με τα πρότυπα και τις καλές πρακτικές που ακολουθούνται σε διεθνές επίπεδο. Παραδόξως όμως, σε ερευνητικό επίπεδο, δεν έχει δοθεί η ανάλογη βαρύτητα στο θέμα των ανώτατων ελεγκτικών ιδρυμάτων και γενικά η έρευνα στον τομέα της κυβερνητικής λογιστικής και του εξωτερικού δημοσιονομικού ελέγχου, παρουσιάζει μια πρόσφατη σχετικά ανάπτυξη. Η παρούσα διδακτορική διατριβή, εστιάζει στο θέμα αυτό και ειδικά στη συμμόρφωση των δημόσιων οργανισμών προς τη δημοσιονομική νομοθεσία στην Ελλάδα, αναζητώντας κάποιους από τους παράγοντες που επιδρούν σε αυτή, προκειμένου να καταλήξει σε προτάσεις για την αναμόρφωση του συστήματος του εξωτερικού ελέγχου. Η έρευνα διενεργήθηκε με την στατιστική επεξεργασία των στοιχείων των Ετησίων Εκθέσεων του Ελεγκτικού Συνεδρίου των ετών 1998-2009, αλλά και με ανάλυση πρωτογενών δεδομένων, τα οποία συγκεντρώθηκαν με τη μέθοδο διανομής ερωτηματολογίων μεταξύ των δύο κύριων κατηγοριών των εμπλεκομένων στην ελεγκτική διαδικασία: των ελεγκτών και των ελεγχομένων φορέων, προκειμένου να αναδειχτούν διαφορετικές πτυχές του ίδιου θέματος. Περαιτέρω, η έρευνα εστιάζει και στον ελεγκτικό θεσμό της χώρας το Ελεγκτικό Συνέδριο, Ανώτατο Δημοσιονομικό Δικαστήριο, εξέτάζοντάς το όμως, όχι από την πλευρά της νομικής επιστήμης, στο χώρο της οποίας είχε κατά κύριο λόγο αποτελέσει αντικείμενο έρευνας μέχρι σήμερα, αλλά υπό την οπτική γωνία μιας διαφορετικής επιστημονικής προσέγγισης: της επιστήμης της διοίκησης των επιχειρήσεων και των οργανισμών, τα εργαλεία της οποίας χρησιμοποιούνται ευρέως τα τελευταία χρόνια για την ανάπτυξη και την «οικοδόμηση» ικανοτήτων των ανώτατων ελεγκτικών ιδρυμάτων σε παγκόσμιο επίπεδο. / It is a commonplace that public spending in a democratic society should be based on an effective system of financial management and control. Supreme audit institutions (SAIs), responsible for the external audit conducted in public institutions in each country, contribute to the quality and effectiveness of financial management. In Greece, the current economic crisis makes it more imperative for accountability of public servants, transparency in the disposal of public money and reorganizing the external audit system in accordance with the standards and best practices at the international level. Paradoxically, however, research, has not give due emphasis to the subject of supreme audit institutions and the general research field of governmental accounting and external financial control has a relatively recent development. This thesis focuses on this issue and especially in public institutions' compliance with budgetary laws and regulations in Greece, looking for some of the factors that affect it in order to come up with proposals for reform of the system of external control. The research was conducted with the statistical data of the Annual Reports of the Greek Court of Accounts for the years 1998-2009, as well as an analysis of primary data, which were collected by questionnaire distribution method between two major categories involved in the audit process: auditors and controlled entities, in order to emerge different aspects of the same topic. Further, research focuses on the Greek Court of Accounts, from the perspective a different approach: the science of business administration, the tools of which are widely used in recent years to develop and the "building" capacity of supreme audit institutions worldwide

Οι συνεχείς εξελίξεις στο χώρο του Διαδικτύου έχουν επιφέρει σημαντικές αλλαγές στο χώρο της εκπαιδευτικής τεχνολογίας. Καθοριστικό ρόλο προς αυτήν την κατεύθυνση έχει διαδραματίσει το Web 2.0, μια δεύτερη γενιά διαδικτυακών υπηρεσιών βασισμένων κατ' εξοχήν στη συμμετοχή του κοινού και τη συνεργασία των χρηστών. Τα τελευταία χρόνια πολλές από τις τεχνολογίες του Web 2.0 έχουν αρχίσει να αξιοποιούνται στο χώρο της εκπαίδευσης. Παρουσιάζεται μια εκτενής έρευνα σχετικά με τη χρήση εργαλείων στην εκπαίδευση και γίνεται μια προσπάθεια αξιολόγησης της συνεισφοράς τους στην εκπαιδευτική διαδικασία. Για την αποτίμηση της αποτελεσματικότητας και καταλληλότητας των εργαλείων στη εκπαίδευση, σχεδιάστηκε, υλοποιήθηκε και αξιολογήθηκε μια πιλοτική μελέτη στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση. Επιλέχθηκε το μάθημα της Φυσικής για την Α' Λυκείου και μαθητές από το Πρότυπο Πειραματικό Λύκειο Πανεπιστημίου Πατρών. Συγκεκριμένα η μελέτη παρουσιάζει μια εφαρμογή εκπαιδευτικής πλατφόρμας, Ασύγχρονης Τηλεκπαίδευσης που δημιουργήθηκε για το σκοπό αυτό, αφού προστέθηκε στην γνωστή πλατφόρμα Open eClass από την GUnet το υποσύστημα Ιστολόγιο. Η εφαρμογή ονομάστηκε ePhysics και συνδυάζει εργαλεία όπως το Ιστολόγιο, το Σύστημα Wiki, οι Σύνδεσμοι, το Twiducate κ.α. Η εφαρμογή αυτή χρησιμοποιήθηκε στα πλαίσια μιας αυθεντικής εκπαιδευτικής δραστηριότητας για να υποστηρίξει τη συνεργασία των μαθητών. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν πως στα πλαίσια μιας σωστής σχεδίασης, το ePhysics μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για την υποστήριξη της συνεργασίας σε πραγματικές εκπαιδευτικές συνθήκες και να αποτελέσει μια ευέλικτη και αποδοτική μορφή συνεργατικής μάθησης στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση. / The constant changes of the Internet have resulted in significant changes in educational technology. A decisive part towards this evolution is Web 2.0, a new generation of web services based on the principle of participation and collaboration of users. During the last years, many Web 2.0 technologies are utilised in various aspects of education. Moreover, we present a detailed study of the integration of Wiki-based tools in education and attempt to evaluate their contribution in the educational activity. For the assessment of the suitability and effectiveness of web 2.0 - tools in education, we have designed, implemented, and evaluated a pilot case study for Secondary Education. We have chosen the course of “Physics” for the A Grade of Lyceum and students from the Experimental Lyceum of the University of Patras. More specifically, the study presents an implementation of educational platform, Asynchronous eLearning that was designed for this purpose, after it was added in the also known platform Open eClass by GUnet the subsystem Blog. Our implementation was named ePhysics and it combines several tools such as Blog, Wikis, Links, Twiducate etc. This implementation was used in an authentic educational activity in order to support the collaboration between the students. The results of this study have proved that, under a correct design, ePhysics can be used with great success for supporting real educational activities and is a very flexible and efficient form of collaborative learning in Secondary Education.

Σκοπός της μελέτης ήταν η ανάπτυξη και αξιολόγηση ενός προγράμματος πολυμέσων για την εκμάθηση των φυσικών αρχών της μαγνητικής τομογραφίας από μεταπτυχιακούς φοιτητές της Ιατρικής Φυσικής του Πανεπιστημίου της Πάτρας. Η ανάπτυξη του εκπαιδευτικού προγράμματος έγινε με την χρήση κατάλληλου προγράμματος συγγραφής πολυμέσων. Δεκαοχτώ μεταπτυχιακοί φοιτητές της Ιατρικής Φυσικής κατατάχτηκαν τυχαία σε δύο ομάδες, την ομάδα των υπολογιστών και την ομάδα του βιβλίου. Όλοι οι συμμετέχοντες αξιολογήθηκαν με ένα τεστ με ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής 2 εβδομάδες πριν την αρχή των παραδόσεων, στο τέλος των παραδόσεων και ένα μήνα μετά το τέλος των παραδόσεων. Επιπλέον συμπλήρωσαν ερωτηματολόγια για την αξιολόγηση των στάσεων και πεποιθήσεων τους σχετικά με την χρήση υπολογιστών στην εκπαίδευση. Οι βαθμολογίες των δύο ομάδων συγκρίθηκαν με την βοήθεια της στατιστικής δοκιμασίας ANOVA. Το εκπαιδευτικό πρόγραμμα που αναπτύχτηκε αποτελείται από 6 ενότητες για την διδασκαλία πολύπλοκων φυσικών αρχών MRI με την βοήθεια animation. Κάθε ενότητα περιλαμβάνει ένα τεστ και οι επιδόσεις των χρηστών μπορούν να καταγραφούν και να αναλυθούν με ένα ξεχωριστό πρόγραμμα. Στην ενότητα που χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση οι φοιτητές της ομάδας με τους υπολογιστές πέτυχαν στατιστικά υψηλότερους βαθμούς (Μ=80.5, SD=9.4) από τους σπουδαστές με το βιβλίο (M=61.3, SD=12.5, p=.003). Επιπλέον οι φοιτητές των υπολογιστών φαίνεται να εκτιμούν περισσότερο την εκμάθηση μέσω της χρήσης υπολογιστών συγκριτικά με τους σπουδαστές της ομάδας του βιβλίου (p=.230). Οι απόψεις των φοιτητών για την επέκταση της χρήσης των πολυμέσων στην ιατρική φυσική εστιάζονται σε θέματα σχετικά με τα κίνητρα, τις εκπαιδευτικές δυνατότητες και την αξία του περιεχομένου. Τα αναφερθέντα μειονεκτήματα ήταν ελάχιστα, και ήταν επικεντρωμένα κυρίως σε τεχνικά θέματα και σε μαθησιακές δυσκολίες. Η εκπαίδευση με χρήση πολυμέσων είναι χρήσιμη και επικουρική μέθοδος για την εκμάθηση των φυσικών αρχών MRI από μεταπτυχιακούς φοιτητές. Η παρούσα μελέτη έδειξε ότι η χρήση κατάλληλων προγραμμάτων πολυμέσων βελτιώνει την κατανόηση πολύ περισσότερο συγκριτικά με παραδοσιακές μεθόδους μάθησης. / The objectives of this study were to develop and evaluate an interactive multimedia computer based instructional package in MRI physics and to provide first year medical physics postgraduate students of University of Patras with an interactive means of self-study and self-evaluation. An authoring system was used to develop the courseware package. Eighteen postgraduate medical physics students were prospectively, randomly assigned to receive instruction on the same topic from a textbook and an interactive computer module. Participants were evaluated by a multiple choice test 2 weeks before the lectures, at the end of the lectures and by a retention test 1 month after the end. They also completed questionnaires to elicit their attitudes toward the two instructional methods. Mean test scores of the textbook and computer groups were compared by means of analysis of variance. The developed MRI program is a suite of 6 interactive modules designed to dynamically teach complex MRI concepts using media-rich animations. All modules include a quiz and since patterns of use by student can be recorded a Log Decryption utility and a Log Reader utility was also developed. The tested module demonstrated that students in the computer group (M=80.5, SD=9.4) scored significantly higher on their post-test when compared with the textbook group (M=61.3, SD=12.5, p=.003). Furthermore students in the computer group seem to appreciate multimedia modules more compared to textbook students (p=.003). There were no differences noted between method of instruction and learner satisfaction (p=.230). Students’ rationale for expanding the use of multimedia in physics education seemed to focus on issues concerning motivation, instructional capabilities and content value. The disadvantages reported were few, their prevalence considerably small, especially after the intervention and were mostly focused on technical issues and some difficulties in learning. Computer aided instruction is a useful and effective aid for teaching MRI principles to postgraduate students. The study demonstrated that the inclusion of properly designed multimedia modules enhance conceptual understanding far more than do traditional methods.

Καθώς η εξέλιξη της βιοϊατρικής επιστήμης και τεχνολογίας είναι συνεχής και ραγδαία, η έρευνα επικεντρώνεται τόσο στη βελτίωση των κλινικών τεχνικών όσο και στην ανάπτυξη νέων με κυριότερο σκοπό την ακριβέστερη και ασφαλέστερη διάγνωση και θεραπεία. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετάται η χρήση δύο περιοχών του φάσματος, των μικροκυματικών και των ηχητικών συχνοτήτων για διαγνωστικές λειτουργικές εφαρμογές εγκεφάλου. Παρόλο που η χρήση των υπερήχων έχει αξιοποιηθεί στην κλινική εφαρμογή, οι αναφορές για τη χρήση των ηχητικών κυμάτων στις βιοιατρικές εφαρμογές είναι περιορισμένες στη διεθνή βιβλιογραφία. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η ανάπτυξη ενός συστήματος για διαγνωστικές εφαρμογές εγκεφάλου στις ηχητικές συχνότητες. Στα δύο πρώτα κεφάλαια περιγράφονται οι βασικές αρχές που διέπουν την επιστήμη του ήχου (ακουστική) αλλά και οι φυσικές αρχές αλληλεπίδρασης των ηχητικών κυμάτων με τους βιολογικούς ιστούς (δημιουργία και εξέλιξη των φυσικών φαινομένων ανάκλασης, διάθλασης, μετάδοσης και απορρόφησης της ηχητικής δέσμης). Πιο συγκεκριμένα μοντελοποιείται και μελετάται θεωρητικά το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης των ηχητικών κυμάτων με τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Στο τρίτο κεφάλαιο παρατίθεται η θεωρητική ανάλυση και οι βασικές αρχές της προτεινόμενης μεθόδου για μέτρηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας στις ηχητικές συχνότητες καθώς και τα βασικά στοιχεία της πρακτικής της υλοποίησης που περιλαμβάνουν ανάλυση του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου και των αντίστοιχων μετατροπέων καθώς και το αντίστοιχο σύστημα λήψης ηχητικών σημάτων. Τα μικροκύματα έχουν χρησιμοποιηθεί σε πλήθος διαγνωστικών και θεραπευτικών τεχνικών τόσο σε επίπεδο έρευνας όσο και στην κλινική πράξη. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται θεωρητική μελέτη δύο πολυσυχνοτικών κυρτών προσαρμόσιμων μικροταινιακών τυπωμένων κεραιών για χρήση τους με συστήματα ευαίσθητων δεκτών μικροκυματικής ραδιομετρίας. Στο κεφάλαιο 4 περιγράφονται η βασική τεχνολογία και οι βασικές αρχές λειτουργίας της παθητικής μεθόδου διάγνωσης με μικροκύματα, της μικροκυματικής ραδιομετρίας. Οι προτεινόμενες κυρτές κεραίες μοντελοποιήθηκαν (κεφάλαιο 5) και μελετήθηκαν με τη βοήθεια του ηλεκτρομαγνητικού προσομοιωτικού λογισμικού πακέτου HFSS που χρησιμοποιεί τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Παρουσιάζονται αναλυτικά οι ιδιότητες εστίασης των κεραιων αυτών σε δύο διαφορετικά μοντέλα κεφαλιού στος εύρος συχνοτήτων 2 – 3.5 GHz. / As the evolution in the field of biomedical science and technology is continuous, the research focuses mainly on the improvement of existent clinical techniques and the development of new ones, aiming to the most accurate and safe diagnosis and treatment. In the present thesis, the usage of two frequency bands is investigated, the microwave and sound frequencies for diagnostic functional brain applications. Despite the fact that ultrasounds have been utilized in clinical practice, the references regarding the application of sound frequencies in medical diagnosis are restrained in international literature. In the present thesis the development of a system for diagnostic brain applications operating at sound frequencies is studied. In the first two chapters the basic principles of acoustics and the physical principles of the interaction of sound waves with biological tissue (including physical phenomena of reflection, diffraction, transmission and absorption of sound) are described. More specifically, the problem of the interaction of sound waves with the human brain tissues is theoretically modeled and studied. In the third chapter theoretical analysis and basic principles of the suggested method are given together with the basic points of its practical implementation that include analysis of the piezoelectric phenomenon, the respective piezoelectric transducers and sound signal receiver. Microwaves have been used in many diagnostic and therapeutic techniques both at research level and in clinical practice. Herein, a theoretical study of two multi-frequency conformal microstrip patch antennas is performed, in order to use them in conjunction with sensitive microwave radiometry receivers. In chapter 4 the basic technology and the basic operation principles of the passive diagnostic method with microwaves (microwave radiometry) are described. The suggested conformal antennas are modeled (chapter 5) and studied using the electromagnetic simulation tool HFSS that implements the finite element method (FEM). The properties of these antennas and their focusing ability on specific brain areas are presented at 2 – 3.5 GHz in two different head models.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να παρουσιαστούν οι ιδέες του Καντ σχετικά με την ηθική αγωγή των παιδιών. Η δομή της εργασίας βασίζεται στην παραδοχή ότι η παιδαγωγική θεωρία του δεν μπορεί να κατανοηθεί αποκομμένη από την ηθική και πολιτική φιλοσοφία του. Μάλιστα, αποτελεί σημαντικό τμήμα της, καθώς διερευνά τη δυνατότητα και τους τρόπους ηθικοποίησης των ανθρώπινων υποκειμένων. Θεωρείται καθοριστική για την επίτευξη του ύψιστου αγαθού για το ανθρώπινο είδος, δηλαδή την ηθική κοινωνία με τη μέγιστη ευδαιμονία και την καθολική ηθικότητα. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται κάποιες γενικές παραδοχές της ηθικής θεωρίας του Καντ σχετικά με το ανθρώπινο γένος. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται η θεωρία του Καντ σχετικά με την ηθική αγωγή των παιδιών. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τρία ερωτήματα που προκύπτουν απ’ την ανάλυση της θεωρίας του Καντ για την ηθική αγωγή. Το πρώτο θέμα που εξετάζεται είναι το πώς συνδυάζεται η πειθαρχία και ο καταναγκασμός με την ελευθερία και την αυτονομία των μαθητών. Ένα άλλο σημείο που χρήζει σχολιασμού είναι το αν η ηθική αγωγή είναι τελικά απαραίτητη για την ηθική τελειοποίηση των μαθητών, μιας και σύμφωνα με τον Καντ όλοι οι άνθρωποι γνωρίζουν a priori τον ηθικό νόμο. Το τρίτο και τελευταίο σημείο προς ανάλυση πραγματεύεται τον ρόλο των συναισθημάτων στην ηθική αγωγή. / The purpose of this study is to present the ideas of Kant on moral education of children. The structure of the study is based on the assumption that his theory on education cannot be comprehended in isolation from his moral and political philosophy. Indeed, it comprises an important part of it, since it examines the possibility and the ways of moralisation of human beings. His theory on moral education is considered as crucial for the accomplishment of the highest good for the human race, which is the moral community with the utmost happiness combined with the universal morality. The first chapter includes some basic assumptions of Kant's moral theory related to the human race. In the second chapter Kant's theory on moral education of children is analysed. Chapter three poses three questions, which derive from the analysis of Kant's theory on education. The first issue discussed is how discipline and necessitation are combined with pupils' freedom and autonomy. An other topic worth of discussion is whether moral education is necessary for moral perfection of pupils, since according to Kant all human beings are a priori aware of the moral law. The third and final point of discussion refers to the role of feelings in moral education.

Στην εργασία αυτή μελετάμε μια σειρά από αντιπροσωπευτικά νανοφασικά συστήματα πυριτίου, στο πλαίσιο κοινών ιδιοτήτων και αρχών που θα βοηθήσουν σε μελλοντικές εφαρμογές σχεδιασμού μοριακών υλικών βασισμένων σε αυτά τα συστήματα. Οι κατηγορίες των συστημάτων με τα οποία ασχολούμαστε είναι (α) υδρογονωμένα και μη-υδρογονωμένα νανοσυσσωματώματα και νανοκρυσταλλικά συστήματα πυριτίου με ή χωρίς ενσωματωμένα μέταλλα μετάπτωσης, που αποτελούν χαρακτηριστικά μοντέλα ενδοεπιφάνειας μετάλλου−ημιαγωγού, (β) υπέρλεπτα υδρογονωμένα νανοσύρματα πυριτίου και (γ) οργανομεταλλικά πολλαπλών στρώσεων (multidecker-sandwiches) πυριτίου−άνθρακα. Εκτός από τη μελέτη των δομικών, ηλεκτρονικών, οπτικών, δονητικών και μαγνητικών ιδιοτήτων των συστημάτων, εστιάζουμε στην αναζήτηση μηχανισμών σταθεροποίησης και την εύρεση και καθορισμό κανόνων που μπορούν να λειτουργήσουν ως «εργαλεία μοριακού σχεδιασμού» με τη γενικότερη δυνατή ισχύ. Τα συσσωματώματα πυριτίου σταθεροποιούνται μέσου των μετάλλων μετάπτωσης σε δομές κλωβού και χαρακτηρίζονται συχνά από υψηλή συμμετρία και μεγάλα ενεργειακά χάσματα, ιδιότητες επιθυμητές για εφαρμογές στην οπτοηλεκτρονική και νανοηλεκτρονική. Στη μελέτη των νανοσυρμάτων πυριτίου συγκρίνουμε την σταθερότητα μεταξύ νανοσυρμάτων με διαφορετικές επιφανειακές δομές ενώ διατυπώνουμε κανόνα «μαγικότητας» νανοσυρμάτων με τον οποίο ερμηνεύουμε την σταθερότητά τους και την συνδέουμε με την ελαστικότητα και την κατανομή υδρογόνου στην επιφάνεια τους. Τέλος, βασιζόμενοι στην ισολοβική αρχή the boron connection, σχεδιάζουμε και μελετάμε μια νέα κατηγορία νανοδομών τύπου multidecker sandwiches οργανοπυριτίου. Στη διάρκεια εκπόνησης αυτής της διατριβής δημοσιεύτηκαν συνολικά 19 εργασίες σε διεθνή περιοδικά και σε πρακτικά συνεδρίων. / In this work we study a series of representative nanoscale systems based on silicon, in the context of common properties and principles which will assist in future applications in designing molecular materials based on these systems. The categories of the systems which we work on are (a) hydrogenated and non-hydrogenated silicon nanoclusters and nanocrystallic systems with or without embedded transition metals, which constitute models of metal−semiconductor interfaces, (b) ultrathin hydrogenated silicon nanowires and (c) organometallic silicon−carbon multidecker-sandwiches. In addition to the study of structural, electronic, optical, vibrational and magnetic properties of these systems, we focus on a search for stabilizing mechanisms and in finding and defining rules that can function as “molecular designing tools” with the broadest possible validity. The silicon nanoclusters are stabilized to cage-like structures by the insertion of transition metals and are characterized by high symmetry and large energy gaps, desirable properties for applications in optoelectronics and nanoelectronics. In the study of silicon nanowires we compare the stability between nanowires with different surface structures while we formulate “magicity” rules for nanowires with which we interpret their stability and associate it with their elasticity and the distribution of the surface hydrogen. Finally, based on the isolobal principle the boron connection, we design and study a new class of organometallic multidecker-sandwich type nanostructures. During the elaboration of this dissertation we published overall 19 papers in international scientific journals and conferences’ proceedings.

Καθώς η εξέλιξη της βιοϊατρικής επιστήμης και τεχνολογίας είναι συνεχής και ραγδαία, η έρευνα επικεντρώνεται τόσο στη βελτίωση των κλινικών τεχνικών όσο και στην ανάπτυξη νέων με κυριότερο σκοπό την ακριβέστερη και ασφαλέστερη διάγνωση και θεραπεία. Στην παρούσα διατριβή, μελετάται η χρήση δύο περιοχών του φάσματος, που ανήκουν στο πεδίο των μη ιοντιζουσών ακτινοβολιών, των μικροκυματικών και των ακουστικών συχνοτήτων, για διαγνωστικές λειτουργικές εφαρμογές εγκεφάλου. Παρόλο που η χρήση των υπερήχων έχει αξιοποιηθεί στην κλινική εφαρμογή, οι αναφορές για τη χρήση των ακουστικών κυμάτων στις βιοϊατρικές εφαρμογές είναι περιορισμένες στη διεθνή βιβλιογραφία. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετάται η ανάπτυξη ενός συστήματος για διαγνωστικές εφαρμογές εγκεφάλου στις ακουστικές συχνότητες. Στα δύο πρώτα κεφάλαια περιγράφονται οι βασικές αρχές που διέπουν την επιστήμη του ήχου (ακουστική) αλλά και οι φυσικές αρχές αλληλεπίδρασης των ακουστικών κυμάτων με τους βιολογικούς ιστούς (δημιουργία και εξέλιξη των φυσικών φαινομένων ανάκλασης, διάθλασης, μετάδοσης και απορρόφησης της ηχητικής δέσμης). Πιο συγκεκριμένα, μοντελοποιείται και μελετάται θεωρητικά το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης των ακουστικών κυμάτων με τον ανθρώπινο εγκέφαλο ενώ τέλος παρουσιάζονται βασικές και σύγχρονες εφαρμογές ακουστικής στην ιατρική. Στο τρίτο κεφάλαιο παρατίθεται η θεωρητική ανάλυση και οι βασικές αρχές της προτεινόμενης μεθόδου για μέτρηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας στις ακουστικές συχνότητες και πραγματοποιούνται προσομοιώσεις, με τη βοήθεια του λογισμικού MATLAB, παραθέτοντας τα αντίστοιχα αριθμητικά αποτελέσματα. Ολοκληρώνοντας το πρώτο μέρος της διατριβής, στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η πρακτική υλοποίηση του προτεινόμενου συστήματος, περιλαμβάνοντας ανάλυση του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου και των αντίστοιχων αισθητήρων, εκτενής μελέτη του κάθε τμήματός του καθώς και πειραματικές μετρήσεις με ομοιώματα. Τα μικροκύματα έχουν χρησιμοποιηθεί σε πλήθος διαγνωστικών και θεραπευτικών τεχνικών τόσο σε επίπεδο έρευνας όσο και στην κλινική πράξη. Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιείται θεωρητική μελέτη και υλοποίηση πολυσυχνοτικών κυρτών προσαρμόσιμων μικροταινιακών τυπωμένων κεραιών και χρήση τους με σύστημα ευαίσθητου δέκτη μικροκυματικής ραδιομετρίας. Στο κεφάλαιο 5 περιγράφονται η βασική τεχνολογία και οι βασικές αρχές λειτουργίας της παθητικής μεθόδου διάγνωσης με μικροκύματα, της μικροκυματικής ραδιομετρίας ενώ στο κεφάλαιο 6 μοντελοποιούνται οι προτεινόμενες κυρτές κεραίες και μελετούνται με τη βοήθεια του ηλεκτρομαγνητικού προσομοιωτικού λογισμικού πακέτου HFSS που χρησιμοποιεί τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Επίσης, παρουσιάζονται αναλυτικά οι ιδιότητες εστίασης των κεραιών αυτών σε δύο διαφορετικά μοντέλα κεφαλιού στο εύρος συχνοτήτων 2 – 3.3 GHz. Τέλος, οι κεραίες που μελετήθηκαν θεωρητικά, κατασκευάζονται και χρησιμοποιούνται ως κεραίες λήψης ραδιομέτρου τύπου διακόπτη Dicke (Dicke switch) για πειραματικές μετρήσεις σε ομοιώματα (κεφάλαιο 7). Ο συνδυασμός των δύο συστημάτων σε μια κοινή υλοποίηση και η πραγματοποίηση κοινών πειραματικών μετρήσεων και στις δύο περιοχές συχνοτήτων είναι μια πολύ σημαντική προοπτική που μπορεί να βελτιώσει τα πιθανά μειονεκτήματα της κάθε μεθόδου αλλά και να τις επαληθεύσει, με την παροχή και το συνδυασμό διαφορετικού είδους πληροφορίας για το ίδιο αίτιο. / As progress in the field of biomedical science and technology is continuous, the research focuses mainly on the improvement of existing clinical techniques and the development of new ones, aiming at the most accurate and safe diagnosis and treatment. In the present thesis, passive diagnosis in the non ionizing radiation regime and especially two frequency bands, microwave and acoustic frequencies, are used for diagnostic functional brain applications. Despite the fact that ultrasounds have been utilized in clinical practice, the references regarding the application of acoustic waves in medical diagnosis are restrained in international literature. In the present thesis the development of a system for diagnostic brain applications operating at acoustic frequencies is studied. In the first two chapters the basic principles of acoustics and the physical principles of the interaction of acoustic waves with biological tissue (including physical phenomena of reflection, diffraction, transmission and absorption of sound) are described. More specifically, the problem of the interaction of acoustic waves with the human brain tissues is theoretically modeled and studied. In the third chapter theoretical analysis is carried out and the basic operation principles of the suggested method for monitoring brain activity in acoustic frequencies are described. Simulations are performed using the MATLAB software and the respective numerical results are presented. Completing the first part of the thesis, the fundamentals of the system’s practical implementation are introduced in the fourth chapter. All system modules are described and the results of the implementation study through experiments using phantoms are presented. Microwaves have been used in many diagnostic and therapeutic techniques both at research level and in clinical practice. Herein, a theoretical study and implementation of various multi-frequency conformal microstrip patch antennas are performed, and finally they are used in conjunction with a sensitive microwave radiometry receiver. In chapter 5 the basic technology and the basic operation principles of the passive diagnostic method with microwaves (microwave radiometry) are described, while in chapter 6 the suggested conformal antennas are modeled and studied using the electromagnetic simulation tool HFSS that implements the finite element method (FEM). Moreover, the properties of these antennas and their focusing ability on specific brain areas are presented at 2 – 3.3 GHz in two different head models. Finally, a few are materialized in Rogers 4350B dielectric substrate and two of them are used together with a Dicke switch type radiometer for experimental measurements with phantoms (chapter 7). The combination of the aforementioned systems in a common implementation and the realization of common experimental measurements in both frequency bands is a very significant prospective which can optimize the performance of each methodology, by collecting and combining different types of information originating from the same event.