The basic aim of the thesis is the study of the propagation of particles and quasiparticles in non-trivial backgrounds from the quantum field theory point of view. By "non-trivial background" we mean either a non-vacuum state in Minkowski spacetime or an arbitrary state in a curved spacetime. Starting with the case of a flat spacetime, the basic properties of the particle and quasiparticle propagation are analyzed using two different methods other than the conventional mean-field-based techniques: on the one hand, the quantum state corresponding to the quasiparticle excitation is explicitly constructed; on the other hand, the spectral representation of the two-point propagators is analyzed. Both methods lead to the same results: the energy and decay rate of the quasiparticles are determined by the real and imaginary parts of the retarded self-energy respectively. These general results are applied to two particular quantum systems: first, a scalar particle immersed in a thermal graviton bath; second, a simplified atomic model, seizing the opportunity to connect with other statistical and first-quantized approaches. In the second part of the thesis the results are extended to curved spacetime. Working with a quasilocal quasiparticle concept the flat-spacetime results are recovered. In cosmology, within the adiabatic approximation, it is possible to go beyond the flat spacetime results and find additional effects due to the universe expansion. The cosmologically-induced effects are analyzed, obtaining that there might be an additional contribution to the particle decay due to the universe expansion. In the de Sitter case, this additional contribution coincides with the decay rate in a thermal bath in a flat spacetime at the corresponding de Sitter temperature.

LISA Pathfinder (LPF) is an ESA mission, with NASA contributions, devoted to pave the way to the future spaceborne gravitational wave observatory LISA.The LISA Technology Package (LTP) experiment in the LPF mission will measure the differential acceleration between two free falling test masses to the picometer resolution by using both masses as end mirrors of an interferometer, together with an active control loop, known as drag-free, that will act to keep the spacecraft centred around the geodesic motion of the masses. The work in this thesis deals with the thermal diagnostic subsystem, intended to measure and characterise the thermal noise contribution to the instrument performance: from the qualification of the high stability electronics designed to measure temperature fluctuations in the millihertz bandwidth to the definition of heaters, aimed to generate controlled perturbations during mission operations. The results obtained characterise the temperature subsystem and define a first step towards a methodology to deal with the thermal data that will be obtained during flight operations.

The photovoltaic conversion of sun light energy into electricity constitutes a viable, clean and renewable alternative for electric energy production. A wide variety of different materials have been proposed over the last decades for photovoltaic applications, although silicon seems to be the most suitable one for global implementation. Crystalline silicon, c-Si, is the most commonly employed material, although the elevated costs associated to its production have given place to new technologies based on thin film materials. Among thin film materials, hydrogenated amorphous silicon (a Si:H), either solely or in combination with other thin film materials, has been proven to be a very promising alternative due to the suitable properties and to the low costs associated to its production. Taking into account the promising properties of a-Si:H, its deposition and characterization was carried out at Universitat de Barcelona in the frame of the presented work.Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) is the most widely employed technique for the deposition of thin silicon layers. Nevertheless, certain limitations have led to the investigation of alternative deposition techniques, such as Hot-Wire Chemical Vapour Deposition (Hot-Wire CVD), which features higher deposition rates, simpler and cheaper deposition geometry and easier scalability to large area deposition than PECVD. Hot-Wire CVD has been analysed at Universitat de Barcelona since 1993 for the growth of nanocrystalline silicon (nc-Si:H) layers, this being the first work concerning a-Si:H based devices. Moreover, our research was focused on the low substrate temperature regime (Ts ~ 200ºC), thus allowing the future use of low cost substrates, such as flexible plastic substrates.In the present work, the influence of the different deposition parameters on the structural and optoelectronic features of both intrinsic and doped a-Si:H is presented and carefully analysed. The ability to grow intrinsic a-Si:H exhibiting satisfactory structural and optoelectronic properties after suitably tuning the deposition parameters is described. Subsequently, the properties of doped layers are shown, these results giving evidence of the satisfactory behaviour of the n-type layers and the limited properties of the p-type ones. Finally, the performance of our first a-Si:H based solar cells completely obtained by Hot-Wire CVD at low substrate temperatures is shown. Promising results are presented, especially when dealing with the properties of both the intrinsic and the n-type material, thus making the employed technique a promising alternative for industrial application.

The sequence of chapters can be divided into three blocks. - The first block contains the introductory chapters. In chapter 1 we illustrate the problem of the high-Tc superconductors making a parallelism between the Fermi Liquid theory, the BCS theory of superconductivity and the theory which is currently supposed to describe electron doped high-Tc superconductors at weak coupling. In chapter 2 we describe the aspects of the AdS/CFT correspondence that will be relevant throughout the reading of the thesis. - The second block coincides with chapter 3. In this chapter we define the concept of holographic superconductivity and we study phenomenological models of holographic superconductors. These are bottom-up models in the sense that they do not come from any particular string theory. This chapter has several important results, among them we mention, the classification of the holographic phase transitions and the characterization of the optical conductivity. - The third block contains the chapters from 4 to 7. The mainstream is the study of top-down models of holographic superconductors that naturally arise as smaller sectors of consistent truncations of type IIB supergravity. In chapter 4 we consider N = 8 supergravity and we describe the building blocks of N = 2 supergravity looking for such holographic superconductors. In this setup, the AdS/CFT dictionary is very well understood and we identify the analog of a Cooper pair state. In chapter 5, we discuss holographic superconductivity in the type IIB theory on AdS5 x S5 whereas in chapter 6, we consider the more general setting of type IIB theory compactified on Sasaki-Einstein manifolds. Among several examples, we will consider the interesting case of AdS5 x T1;1. In chapter 7, we study a four dimensional N = 2 supergravity which is related to M-theory, we find a novel family of holographic superconductor and we describe in detail the properties of gravitational background providing its interpretation in the dual field theory. We close the discussion about phenomenological models of holographic superconductivity and supergravity with conclusions and outlook. Finally, the thesis is equipped with two appendices in which we set up the the notation that will be adopted in the various chapters. Both these appendices are also thought as a quick and practical reminder of known results in the literature about field theory and supergravity. / En aquesta tesi es defineix el concepte de la superconductivitat hologràfica i s'estudien models fenomenològics dels superconductors hologràfics i models de superconductors hologàfics que deriven de la teoria de cordes. Els primers dos capítols són capítols introductoris. En el primer s'il.lustra el problema dels superconductors d'alta temperatura. En el segon es descriuen els aspectes de la correspondència que seran rellevants al llarg de la lectura de la tesi. En el capítol 3 estudiem els models fenomenològics i presentem diversos resultats importants, entre ells podem esmentar, la classificació de les transicions de fase en la teoria hologràfica i la caracterització de la conductivitat òptica. Després, la temàtica principal va canviar cap a l'estudi de models de superconductors hologràfics que deriven de la teoria de cordes i que s'obtenen a partir de truncaments consistents de la supergravetat de tipus IIB. En el capítol 4 considerem la supergravetat N = 8 en cinc dimensions i descrivim les característiques generals de la supergravetat N = 2. Utilitzem aquesta teoria per trobar models de superconductors hologràfics que venen de la teoria de cordes. En aquest cas, el diccionari de la correspondència AdS/CFT s'entén bé i ens permet identificar l'anàleg d'un parell de Cooper. En el capítol 5, es discuteix la superconductivitat hologràfica en la teoria de tipus IIB compactificat sobre AdS5 x S5, mentre que en el capítol 6, considerem el context més general de la teoria de tipus IIB compactificat sobre varietat de Sasaki-Einstein. Entre diversos exemples, considerem el cas interessant de AdS5 x T1;1. En el capítol 7, estudiem un model de supergravetat N = 2 en quatre dimensions que es relaciona amb la teoria M, ens trobem amb una nova família de superconductors hologràfics i descrivim en detall les propietats de l'espai gravitacional, tot seguit, proporcionem la seva interpretació en la teoria dual de camps. La tesi finalitza amb una discussió de caràcter general sobre els models fenomenològics de la superconductivitat hologràfica i la supergravetat.

Disorder is present in many systems in nature and in many different versions. For instance, the dislocations of a crystal lattice, or the randomness of the interaction between magnetic moments. One of the most studied examples is that of spin glasses because they are simple to model but keep most of the very complex features that many disordered systems have. The frustration of the ground state configuration is responsible for the existence of a gap less spectrum of excitations and a rugged and complex free-energy landscape which bring about a very slow relaxation towards the equilibrium state. The main concern of the thesis has been to study what the properties of the typical excitation, i.e. those excitations that are large and contribute dominantly to the physics in the frozen phase. The existence of these large excitations brings about large fluctuations of the order parameter, and we have shown in these theses that this feature can be exploited to study the transition of any spin glass model. Moreover, we have shown that the information about these excitations can be extracted from the statistics of the lowest lying excitations. This is because due to the random nature of spin glasses, the physics obtained from averaging over the whole spectrum of excitations of an infinite sample is equivalent to averaging over many finite systems where only the ground state and the first excitation are considered. The novelty of this approach is that we do not need to make any assumption on what are typical excitations like because we can compute them exactly using numerical methods. Finally, we have investigated the dynamics and more specifically the link between the problem of chaos and the rejuvenation phenomena observed experimentally. Rejuvenation means that when lowering the temperature the aging process restarts again from scratch. This is potentially linked with the chaos assumption which states that equilibrium configurations at two different properties are not correlated. Chaos is a large scale phenomenon possible if entropy fluctuations are large. However, in this thesis we have shown that the response to temperature changes can be large in the absence of chaos close to a localization transition where the Boltzmann weight condenses in a few states. This has been observed in simulation of the Sinai model in which this localization is realized dynamically. In this model, since at low temperatures the system gets trapped in the very deep states, the dynamics is only local, so that only small excitations contribute to the rejuvenation signal that we have been able to observe. Thus, in agreement with the hierarchical picture, rejuvenation is possible even in the absence of chaos and reflects the start of the aging process of small length scales.

The present thesis work titled “Analysis and characterisation of biological samples in nano and microfluidic devices using AC and DC electric fields” has as main objective study the effects that electric fields have biologic samples to develop microfluidic tools (lab-on-a-chip) that allow to manipulate and sensing these samples. This work is divided in three main issues oriented to develop different modules for a diagnostic device. In the first block, we studied the movement of DNA molecules confined in a nanochannel of 20 nm height under the effect of DC and AC electric fields. The objective is to determine the mechanism behind the size separation of DNA molecules, in gel-free environments. The second block presents the development of a new dielectrophoretic system for size sorting of cells. It is based in the competence between dielectrophoretic forces and the dragging forces generated by the fluid motion. The system is able to separate red blood cells form monocytes in physiological conditions (high conductivity) in continuously flow. And finally, in the third block it is developed a new instrumentation for microcytometry applications based on impedance detection. The electronic device is validated by using a synchronised optical detection system that allow us relate the obtained signal with the position of the cell on the sensing area. The system demonstrated good sensing and sizing capabilities. We also used hydrodynamic focusing, to increase the sensing capabilities of a sensing geometry base don coplanar electrodes. / Esta tesis titulada “Analysis and characterisation of biological samples in nano and microfluidic devices using AC and DC electric fields” tiene como objetivo el estudiar los efectos que tienen los campos eléctricos sobre muestras biológicas con el fin de desarrollar herramientas microfluídicas (lab-on-a-chip) para la manipulación y detección de las muestras biológicas. El trabajo está dividido en tres ámbitos orientados a desarrollar dispositivos o módulos en un dispositivo para diagnóstico. En el primer bloque estudiamos el movimiento de moléculas de ADN (-DNA) en el interior de nanocanales de 20 nm de alto bajo la influencia de campos DC y AC. El objetivo es determinar el mecanismo que hay detrás de la separación por tamaño de esta molécula en ausencia de geles y matrices. En el segundo bloque desarrollamos un nuevo sistema dielectroforético de separación celular por tamaño, basado en la competencia entre la fuerza dielectroforética y las fuerzas fluídicas de arrastre. El sistema se utiliza para separar glóbulos rojos de monocitos en condiciones fisiológicas (alta conductividad) y en flujo continuo. En el tercer bloque desarrollamos una instrumentación para un microcitómetro de flujo basado en medidas de impedancia. El sistema electrónico se valida mediante la utilización de un sistema de óptico sincronizado que nos permite relacionar la señal obtenida con el paso de las células sobre el área de detección. Mediante este sistema se ponen aprueba las capacidades de detección, así como la capacidad de distinguir células por tamaño. Finalmente utilizamos el efecto de la focalización hidrodinámica para mejorar las prestaciones de sensibilidad de un sistema de electrodos coplanares.

Esta tesis tiene un carácter multidisciplinar, por cuanto incluye tanto aspectostécnicos - propios de áreas de tecnología electrónica, informática y comunicaciones -como aspectos científicos relativos a las áreas de rehabilitación y de la educaciónfísica y deportiva.Se puede diferenciar el trabajo realizado en dos tipos. En primer lugar, el diseño ydesarrollo de un ergómetro específico para usuarios de sillas de ruedas. Lascaracterísticas deseadas para este equipo son tales que requieren la aplicación deconocimientos y técnicas de diferentes áreas tecnológicas. De la tecnología electrónicapara diseñar y construir los sistemas de medida y control. De la informática paraimplementar el sistema de captura y análisis de datos. De las telecomunicacionespara interconectar equipos y poder conseguir su utilización a distancia, permitiendode este modo disponer de un sistema capaz de ofrecer, en tiempo real, servicios detelemedicina o tele-rehabilitación. En segundo lugar, desde un punto de vistacientífico, el interés fue la realización de estudios de valoración y determinación deparámetros fisiológicos y biomecánicos que pudieran resultar de interés parainvestigaciones posteriores en discapacitados usuarios de sillas de ruedas.Uno de los estudios realizados ha demostrado que mediante la utilización delergómetro construido en este trabajo se facilita enormemente la obtención de algunosparámetros fisiológicos, como el umbral anaeróbico o la máxima velocidad aeróbica,parámetros que resultó imposible obtener mediante las pruebas de pista que seaplican habitualmente a atletas válidos.El último trabajo a reseñar es un estudio comparativo entre resultados obtenidosmediante el estándar ASIA y los obtenidos experimentalmente con una población de75 pacientes de la Unidad de Lesionados Medulares del Hospital Universitario La Fede Valencia. El objetivo es establecer y verificar un método alternativo para laclasificación del daño en lesionados medulares.La memoria de la tesis doctoral que se presenta se ha articulado en cincocapítulos. En estos se describe la concepción, el desarrollo y la aplicación del sistemaergométrico en los estudios de valoración citados anteriormente.Así, el capítulo 1 realiza la presentación del marco general en el que se encuadrael trabajo realizado, se revisa el estado de la investigación sobre discapacidad y seplantean las aportaciones que se pretenden con este trabajo.En el capítulo 2 se realiza una revisión de los conceptos de fisiología del ejercicio yde las pruebas de esfuerzo, así como una breve introducción histórica a los ergómetrosy la ergometría y el estado actual de éstos.A lo largo del capítulo 3 se describe el equipo ergométrico diseñado y construido,tanto en los aspectos del sistema mecánico utilizado, como en los relativos al sistemade medida y control implementado, la interfaz de usuario, la captura y representaciónde datos y los accesorios que se han diseñado.El capítulo 4 está dedicado a los resultados experimentales. En él, se describe elproceso de calibración y los resultados del estudio realizado sobre deportistas de eliteen silla de ruedas para su valoración funcional. Se analizan los resultados obtenidos yse propone la aplicación a la planificación del entrenamiento de deportistas de altonivel, buscando las condiciones de máxima eficiencia. También se plantea el estudiode la medida objetiva del nivel de daño en lesión medular, buscando un métodoalternativo al actual.En el capítulo 5 se valoran los resultados obtenidos y a partir de estasconclusiones se describen los trabajos con los que se continuarán los ya completadostanto en los aspectos técnicos como científicos. / These thesis is a multidisciplinary work in electronic technology, informatics,communications, and rehabilitation and sport.It has been designed and developed an ergometer specific for wheels chairs users.The characteristics desired for this instrument are such that require the applicationof knowledge and technical of different technological areas. Of the electronictechnology to design and to build the systems of measure and control. Of the dataprocessing to implement the system of capture and analysis of data. Of thetelecommunications to interconnect teams and to be able to obtain its utilization todistance, permitting in this way arranging of a capable system of offering, in realtime, services of tele-medecine or tele-rehabilitation. In second place, since ascientific point of view, the interest went the appraisal studies execution andphysiological decision of parameters and biomecanics that could result of interest forsubsequent investigations in disabled wheels chairs users.One of the studies carried out has shown that by means of the utilization of theergometer built in this work is facilitated enormously the obtaining of somephysiological parameters, as the anaerobic threshold or the maximum aerobicvelocity, parameters that turned out to be impossible to obtain by means of the testsof trail that apply habitually valid athletes.The last work is a comparative study among results obtained by means of thestandard one ASIA and them obtained experimentally with a population of 75patients of the Unit of Spinal Cord Injured of the Hospital Universitario La Fe ofValencia. The objective is to establish and to verify an alternative method for theclassification of the damage in spinal cord injury.

Aquesta tesi doctoral estudia la utilització de ceràmiques texturades monodomini de YBCO per l'aplicació de limitació de corrent. A la xarxa elèctrica hi ha curtcircuïts degut al creuament d'una o més línies. Aquests curtcicuïts representen un problema, no sol·lucionat, de cara a la interconnexió i a l'equipament de la xarxa elèctrica. Els limitadors de corrents amb superconductors es basen en l'abrupte transició entre l'estat superconductor i l'estat "nomal" d'aquests materials quan es supera el corrent crític (Jc). D'aquesta manera un limitador de corrent és transparent a la xarxa elèctrica i quan hi ha un curtciruït afegeix una alta impedància a la línia de manera que es limita el corrent de curtcircuït. D'entre tots els materials proposats per la limitació de corrent, el YBCO és el que té millors prestacions degut a l'elevat Jc d'aquest material. En el cas dels materials ceràmics, que des del punt de vista econòmic resulten favorables, degut a la baixa conductivitat tèrmica i l'elevada corrent crítica, apareix una problemàtica degut a la transició localitzada en un petit volum del material. La zona de material transitada és petita (~mm3) i absorveix tota l'energia associada al curtcircuït de manera que el material es deteriora o destrueix.L'objectiu d'aquesta tesi ha estat l'optimització d'aquestes ceràmiques i solucionar la problemàtica de la transició localitzada (punt calent). Disminuïnt Jc a l'hora que s'augmenta la resistivitat en l'estat normal (ro), es manté la potencialitat del material i s'aconsegueix augmentar el volum de material transitat fins al 100%. Per tal de disminuir Jc sense afegir una inhomogeneïtat al material s'ha seguit dues estratègies: el dopatge amb ions metàl·lics i el control del contingut d'oxígen del material.El dopatge amb ions metàl·lics (Mg, Zn i Ni entre d'altres) destrueix localment el paràmetre d'ordre superconductor. El resultat d'aquest efecte és el de la disminució de Jc. En aquest treball s'ha optimitzat el procés d'obtenció de les ceràmiques texturades dopades amb ions metàl·lics de cara a reduir Jc. Gràcies a aquesta disminució controlada, s'ha aconseguit transitar el 100 % del material superconductor arribant a valors de camp elèctric de l'ordre de 2100 V/m quan en el cas del material amb alta Jc era de l'ordre de 500 V/m. Tot i aixó, no es va observar un augment de "ro" en dopar el material amb ions metàl·lics, per aixó es utilizar la segona estratègia: control del contigut d'oxígen del material.El control del contingut d'oxígen en el material, mitjançant el tractament tèrmic adequat, permet sintonitzar Jc el valor dessitjat i a l'hora es produeix un fort augment en la rho. El valor de "ro" en el cas del material amb alta J-sub c és de l'ordre de 10 m-Omega-cm, per les mostres dopades amb ions metàl·lics no augmenta i es manté en el mateix valor. En el cas de les ceràmiques amb el contingut d'oxígen controlat la "ro" és de l'ordre de 40 m-Omega-cm. Gràcies a aquest valor de resistivitat i a la disminució de Jc, que porta a una transició del 100 % del volum del material, s'aconsegueixen valors de camp elèctric de l'ordre de 4850 V/m.En conclusió controlant el valor de Jc s'ha aconseguit augmentar les prestacions del material en un factor 4 per les mostres dopades, i gràcies a l'elevat valor de "ro" de les mostres amb l'oxigen controlat s'arriba a un augment de fins a ~10 vegades de les prestacions del material.

The main goal of this thesis is to study the physical mechanisms implicated in the self-assembly and mechanical properties of non-enveloped viral capsids using coarse-grained models. The thesis has been divided into three main blocks discussing the physical modelling of viruses, the viral self-assembly process, and the mechanical properties of viral capsids. The thesis combines theoretical analysis, mostly developed in the first part, with different simulations, developed in the second and third parts. We have tried to discuss the results in the context of previous studies, and to compare them with experiments. In particular, the simulation of the third part on the mechanical properties of different viruses have been specifically developed to interpret experimental results obtained by atomic force microscopy (AFM) nanoindentation experiments. The first part of this thesis (Physical modeling of viruses) focuses on summarizing some common properties of viruses. Using these common properties it is possible to propose physical theories in order to gain insight into general behavior of different viral processes such as the viral architecture or self-assembly. We will review important ideas from previous works and we will introduce a new coarsegrained model and the main simulation techniques that will be used in the thesis. The second part of the thesis (Self-assembly of viruses) is dedicated to the analysis of the viral self-assembly and the physical ingredient that control this process and the final capsid shape. Part III of this thesis is dedicated to the analysis of the Mechanical proper-ties of viral capsids. During the virus life cycle, the mechanical properties of its capsid play an important role in several biological processes. The viral capsid is indispensable to protect the genetic material against environmental changes and aggressions. Hence, its mechanical response is crucial not only in the viral life cycle, but also for different biotecnological applications. In this block, we will discuss the remarkable mechanical properties of viral capsids combining theory, simulations, and experiments. / Los virus son entidades biológicas relativamente simples, pero muy eficientes. En su forma más simple están constituidos por una cadena de material genético protegida por una cubierta de proteínas llamada cápside, cuya formación y propiedades juegan un papel crucial en el ciclo vital de los virus. Un mayor conocimiento de la física que se esconde tras los virus permitiría no sólo combatirlos, sino también usarlos para aplicaciones útiles en disciplinas como la medicina, nanociencia o farmacia. En esta tesis nos hemos centrado en la caracterización física de las propiedades mecánicas y el autoensamblaje de la cápsida de virus esféricos con simetría icosaédrica. Para ello hemos propuesto un modelo de grano-grueso basado en un potencial de interacción sencillo entre las subunidades estructurales de la cápsida. Los parámetros del modelo están directamente relacionados con propiedades físicamente relevantes y que pueden ser medibles experimentalmente, como son la curvatura espontánea de la cápside y la constante elástica de flexión. Estos dos ingredientes son cruciales para determinar la arquitectura y el tamaño de los virus. Con este nuevo modelo, hemos hecho simulaciones usando diferentes técnicas para reproducir y estudiar experimentos de auto-ensamblaje. En particular, hemos analizado el rango de parámetros y las condiciones adecuadas que determinan la forma y la estabilidad de las distintas estructuras de los virus. También hemos analizado la cinética de autoensamblaje y los pasos intermedios de la formación de virus, inaccesibles experimentalmente por las características del proceso. Además hemos determinado la importancia de la geometría y más concretamente del número de triangulación y la clase en la respuesta mecánica y en la tendencia a cambiar de forma durante el proceso de maduración. Este cambio de forma conlleva una mayor rigidez y tolerancia a la presión, que puede aportar ventajas biológicas especialmente en virus de ADN de doble cadena. Finalmente, hemos desarrollado modelos de elementos finitos y simulaciones discretas para interpretar experimentos de nanoindentación con AFM. Con ellos hemos estudiado la ruptura y la dureza de la cápside del bacteriófago T7 orientada según los diferentes ejes de simetría icosaédrica, y desarrollado un método para determinar la presión interna en el bacteriófago phi29.

Existe un extenso bagaje respecto al comportamiento de la materia tanto a nivel atómico y molecular como a nivel microscópico. Sin embargo, aún queda mucho por estudiar de las propiedades a escala nanométrica, donde las dimensiones de los sistemas son similares a las longitudes características de muchos fenómenos y procesos. Para el caso de las nanopartículas, han despertado gran interés propiedades tales como: la gran relación superficie/volumen que poseen, que provoca una reactividad química muy elevada; su elevada energía libre superficial, que causa una reducción en el punto de fusión; que los efectos del estrés en la superficie originan diferencias en la red cristalina, respecto del material en volumen; o que la presencia de nanoestructura puede dar lugar a una naturaleza electrónica única donde se modifican las propiedades electro-ópticas, ya que se rigen por las leyes de la mecánica cuántica en lugar de las de la física clásica que rige los materiales a granel. Esta tesis se centra en la obtención de nanopartículas de silicio a través de técnicas de PECVD a baja presión y temperatura ambiente, complementado por la caracterización morfológica (SEM-TEM), estructural (HRTEM-SAED-Raman) y el establecimiento del estado superficial de las mismas (TG-DTA-MS). Su principal objetivo es la generación de nanopartículas esféricas, de diámetros definidos y bajas dispersiones, a fin de controlar específicamente las propiedades superficiales y ópticasde las mismas. La optimización del proceso de generación y recolección de las muestras se consigue a través de la implementación de una recolección por plasma remoto y el uso de flujo laminar secuencial, con modulación del plasma sincronizado, con lo que se logra un mayor control de tamaño y producción máxima de nanopartículas. A través de un diseño experimental de Plackett-Burmanse evalúan los parámetros tecnológicos más importantes de nuestro sistema, que inciden sobre el tamaño de las nanopartículas y su respectiva dispersión. Su evaluación exhibe la importancia de los periodos de modulación de plasma para controlar el tamaño de las nanopartículas y determina a la presión como el único factor significativo para controlar la dispersión de las mismas. Se estudia un modelo cinético para la formación de las nanopartículas, a partir de analogías con la teoría clásica de la condensación de gases supersaturados y considerando la formación de núcleos como resultado de la disociación del silano y moléculas relacionadas. Al comparar estos cálculos con resultados experimentales se establecen las influencias de los distintos parámetros tecnológicos sobre el tamaño de las nanopartículas y se consigue el control del mismo, a través del tiempo de encendido del plasma, para rangos entre 2-15 nm, considerando dispersiones de hasta 10 %. Se establece que la formación de las nanopartículas está dominado por un proceso de coagulación, lo que provoca un alto ritmo de nucleación y crecimiento, hasta alcanzar el tiempo de residencia del gas en la cámara de descarga, donde la concentración de partículas decae, y se pasa a una fase de crecimiento más lenta, dominada por el aporte de monómeros sobre la superficie de las mismas. Además de que, la estructura de las nanopartículas está controlada por la temperatura durante su formación y ésta a su vez depende del bombardeo iónico presente en el plasma, así como de la cantidad de núcleos que se formen. Observaciones realizadas sobre el envejecimiento de nanopartículas en solución, indican que las nanopartículas recolectadas fuera del plasma y almacenadas en etanol, son las más estables (al menos 4 años). Esto queda determinado por menor estado de aglomeración y su oxidación natural al primer contacto con el ambiente, lo que permite una funcionalización, sobre la superficie de las nanopartículas, que confieren derivados del etanol. Se estudian los estados superficiales de las nanopartículas bajo tratamientos térmicos y se define un alto contenido de hidrógeno presente en la estructura polimérica y porosa de las nanopartículas, así como se revela la cristalización de las nanopartículas amorfas y que su cáscara oxidada evita la sinterización de los cristales (al menos hasta los 1000 ºC). Se establecen los elementos adsorbidos en las nanopartículas, así como su efusión (hasta 200 y 400 ºC, respectivamente), lo que una pérdida de masa total de alrededor del 38 %. Las nanopartículas poseen también hidrocarburos en su superficie, generados al primer contacto con el aire, los cuales se eliminan entorno a los 350 ºC y la efusión de su contenido de hidrógeno se produce en dos etapas distintas. La primera corresponde a hidrógenos superficiales, desorbidos en un tramo entre 400 y 600 ºC, y la segunda (la mayor cantidad de hidrógeno), correspondiente a hidrógeno inmerso al interior de las nanopartículas, presenta su desorción entorno a 1000 ºC. La segunda etapa de desorción de hidrógeno provoca la re-estructuración de las nanopartículas y el material resultante corresponde a centros cristalinos de silicio cúbico (5 % del material), cubiertos de una cascara oxidada que genera un estrés extensivo. Finalmente se estudian propiedades evaluadas para algunas aplicaciones. En el caso de superficiales, con un depósito de nanopartículas amorfas se consiguen tanto superficies superhidrofóbicas, con ángulos de contacto de 170º y con características de autolimpieza, como superficies superhidrofílicas, de ángulos de contacto de menos de 2º. En el caso de asociadas a su luminiscencia, se establece el mecanismo de emisión de la luminiscencia de las partículas cristalinas, el cual se rige por un efecto de confinamiento cuántico sumado a un corrimiento originado por las tensiones a las que están sometidas las nanopartículas, así como un corrimiento hacia el rojo, provocado por el etanol de la solución. / Production of Monodisperse Si Nanoparticles Obtained by Modulated Plasma There is much remains to study of the properties of materials at the nanoscale, where the dimensions of the systems are similar to the characteristic lengths of many phenomena and processes. In the case of nanoparticles, great interest have attracted properties such as: the large surface/volume ratio possessing, which causes a very high chemical reactivity; their high surface free energy, which causes a reduction in melting point that the effects of stress on the surface differences originate in the crystal lattice, with respect to the bulk material, or that the presence of nanostructure can lead to unique electronic nature where they modify the electro-optical properties, as they are governed by the laws of quantum mechanics rather than classical physics that governs the bulk materials. This thesis focuses on the production of silicon nanoparticles via PECVD techniques at low pressure and room temperature, supplemented by morphological (SEM-TEM) and structural (HRTEM, SAED, Raman) characterization, and the establishment of the surface state of thereof (TG-DTA-MS). The main purpose is the generation of spherical nanoparticles of defined diameters and low dispersions, specifically to control their surface and optics properties. The optimization of the generation process and the collection of samples is accomplished through the implementation of a remote plasma collection and use of laminar flow sequentially synchronized modulation of plasma, which achieve greater control of size and maximum production of nanoparticles. The evaluation of an experimental design of Plackett-Burman shows the importance of plasma modulation periods to control the size of the nanoparticles and determines the pressure as the only significant factor for controlling their dispersion. We studied a kinetic model for the formation of nanoparticles based on analogies with the classical theory of supersaturated-gas condensation and considering the nuclei formation as the result of the dissociation of silane and related molecules. Comparing these calculations with experimental results were established the influence of technical parameters on different nanoparticle size and the control of it is achieved through the time of plasma ignition, for ranges between 2-15 nm, considering dispersions up to 10 %. It is established that the formation of nanoparticles is dominated by a coagulation process, which causes a high rate of nucleation and growth, until reach the residence time of the gas in the discharge chamber, where the particle concentration decays, and passes to a slower growth phase dominated by the contribution of monomers on their surface. Besides that, the structure of the nanoparticles is controlled by the temperature during formation and this in turn depends on the ionic bombardment in plasma as well as the number of nuclei that are formed. Observations on aging of nanoparticles in solution indicate that the nanoparticles collected out of the plasma and stored in ethanol are the most stable, for at least 4 years. This is determined by a lower state of agglomeration and the natural oxidation that nanoparticles suffer at the first contact with the atmosphere, allowing the surface functionalisation of nanoparticles conferred by ethanol derivatives. We studied the surface states of the nanoparticles under heat treatments and establishes a high content of hydrogen present in the porous polymeric structure of the nanoparticles. It also discloses the crystallization of amorphous nanoparticles and that their oxidized shell prevents the crystals sinterization (at least up 1000 °C). Physisorbed and chemisorbed elements on the nanoparticles surface are established as well as their effusion (up to 200 to 400 °C, respectively), which involves a total mass loss of about 38 %. Nanoparticles also have hydrocarbons on its surface, that were generated at the first contact with the air, and which are eliminated around 350 °C. The effusion of the hydrogen content in the nanoparticles are detected in two distinct stages. The first stage corresponds to surface hydrogens, which are desorbed in a section between 400 and 600 °C. The second stage, the greater amount of hydrogen corresponds to hydrogen immersed into nanoparticles and their desorption environment presents to 1000 °C. This last desorption cause the restructuring of the nanoparticles and the resulting material corresponds to crystalline cubic silicon centers (5 % of the material) covered by an oxide shell which generates an extensive stress. Finally properties evaluated are studied for some applications. In the case of surface with a deposit of amorphous nanoparticles are achieved both superhydrophobic surfaces with contact angles of 170° and with self-cleaning characteristics as superhidrofílicas surfaces, contact angle less than 2°. For its luminescence associated sets the emission mechanism of the luminescence crystal particle, which is governed by a quantum confinement effect in addition to a shift caused by the stresses to which are subject the nanoparticles.