Els dispositius òptics biosensors basats en la detecció d’ona evanescent podrien superar les limitacions dels tests de diagnòstic actuals (que són lents i cars) degut a la possibilitat de realitzar les deteccions a temps reals i fent servir un esquema sense la necessitat de marcatges. Entre els diferents transductors òptics, els interferomètrics són els que posseeixen els millors límits de detecció (LOD) deguts a canvis en el índex de refracció de dissolucions (10-7-10-8 Unitats d’Índex de Refracció, RIU) així com per sensibilitat superficial (en el rang dels pg/ml) i un rang lineal més gran. No obstant, les configuracions interferomètriques (l’interferòmetre Mach-Zehnder o el Young) més usuals fan servir un divisor amb forma de Y, que és essencial per dividir o recombinar la llum, lo qual, degut a les toleràncies de les actuals tècniques de fabricació es una gran desavantatge per la reproduibilitat d’aquests dispositius. Per evitar aquests problemes, hem desenvolupat una configuració interferomètrica més simple basada en un guia de ones recte on dos modes de llum de la mateixa polarització interfereixen entre si. Aquesta configuració elimina la complexitat dels interferòmetres més utilitzats i conseqüentment, el biosensors que s’obtenen són més fiables i reproduïbles. Aquesta tesis esta dirigida al desenvolupament i la caracterització d’un nou transductor fotònic per biosensat d’alta sensibilitat i sense marcatges, el dispositiu de guia d’ona bimodal (BiMW). Amb aquest propòsit, els següents punts han estat plantejats: 1. Disseny, fabricació i caracterització òptica del transductor que opera segons el principi de la interferència de dos modes de llum. 2. Desenvolupament i optimització de les estratègies de funcionalització de la superfície transductora fent servir processos de silanització. 3. Estudi de l’aplicabilitat del biosensor amb la demostració del diagnosis analític de problemes clínics rellevants. El transductor es fabrica a nivell d’oblea a la Sala Blanca, lo qual garanteix la producció en massa del dispositiu així com un preu baix del mateix. El dispositiu és molt sensible a variacions en l’índex de refracció de dissolucions, obtenint un límit de detecció de 2×10-7 RIU. La biofuncionalització de l’àrea sensora es un dels aspectes més importants d’aquest treball. Diferents protocols per immobilitzar els diferents bioreceptor en la superfície del dispositiu (cadenes d’ADN, proteïnes i anticossos) han estat desenvolupats. Aquests protocols s’han fet servir per la demostració de diferents bioaplicacions; la detecció d’hormones, bactèries o seqüències d´ADN complementàries. Els resultats presentats en aquesta tesis han destacat pel superior funcionament d’aquest dispositiu en comparació amb els tests de diagnosis convencionals degut a: i) la possibilitat de monitoritzar les interaccions biomoleculars en temps real i fent servir un esquema sense marcadors reduint el temps i el cost de l’assaig, ii) la fabricació del dispositiu fent servir microtecnologia de silici, possibilitant la producció en massa, iii) l’alta sensibilitat (pg/ml, femtomolar) demostrada per les diferents bioaplicacions avaluades i iv) el dispositiu reuneix els requeriments específics per ser miniaturitzat e integrat en una plataforma de sensat multiplexada. Aquest treball obre la porta a la integració d’aquest transductor en un dispositiu lab-on-a -chip, una feina que inclou l’acoblament/detecció de la llum, un sistema capaç de modular la senyal interferomètrica i la incorporació de canals microfluídics per anàlisis multiplexats. Cadascun d’aquests temes afegeix molta complexitat al dispositiu final, han de ser individualment desenvolupades i optimitzades per ser integrades en un biosensor lab-on-a-chip. Finalment, la possibilitat de detectar simultàniament múltiples analits involucra el desenvolupament de noves tècniques per recollir les múltiples senyals així com desenvolupar noves estratègies de biofuncionalització. / Optical biosensor devices based on evanescent wave detection could overcome the limitations of conventional diagnostic tests (expensive and time-consuming) due to the possibility of carrying out the detection in real-time and using a label-free scheme. Among the different optical transducers, interferometric devices have evidenced the best limit of detection (LOD) for refractive index changes of bulk solutions (10-7-10-8 Refractive Index Units, RIU) and for surface sensing (in the pg/ml range) and a wider linear range. However, usual interferometric transducers (Mach-Zehnder or Young interferometers) employ the Y-junction to split or recombine light, a drawback for the coherence and performance of the device due to standard tolerances of microfabrication techniques. To overcome these problems, we have developed a simple configuration based on a single straight waveguide where two modes of the light of the same polarization are interfering between them. This simple approach avoids the complexity of the usual interferometric transducers and as a consequence, more reliable and reproducible biosensors can be obtained. This thesis is focused on the development and characterization of a new photonic transducer, the Bimodal Waveguide device (BiMW), for label- free and high sensitive biosensing. To achieve this, the following steps have been pursued: 1. Design, fabrication, and optical characterization of an optical transducer operating by two-mode interference principle. 2. Development and optimization of biofunctionalization strategies on the transducer surface using silanization techniques. 3. Study of the applicability of the biosensor with the demonstration of bioanalytical diagnosis of relevant problems. The transducers are fabricated at wafer level in Clean Room facilities, which warrants a cost-effective and mass-production of the sensor chips. The device is highly sensitive to small changes in the refractive index occurring on the sensor area, leading to a detection limit of 2.5×10-7 RIU for bulk changes in refractive index solutions. The biofunctionalization of the sensor area is one of the most crucial aspects of this work. Optimized functionalization procedures have been achieved, which has been employed to immobilize different types of bioreceptors (DNA strands, proteins, and antibodies) on the surface. The optimized protocols have been used for the demonstration of different bioapplications such as the detection of hormones, bacteria, or complementary DNA sequences. The results presented in this work have highlighted the superior performance of this device in comparison with conventional diagnostics tests due to: i) the possibility of monitoring biomolecular interactions in real-time and by using a label-free scheme which reduce the time and cost of the assay , ii) the fabrication of the device using standard silicon microelectronics technology opening the possibility for mass-production, iii) the high sensitivity demonstrated for the different bioapplications assessed achieving detection limits in the pg/ml range (femtomolar), and iv) the device meets the specific requirements to be miniaturized and integrated in a multiplexed platform. This work opens the door for the integration of this transducer in a lab-on-a-chip device, including the in-coupling/out-coupling of light, a system able to modulate the interferometric signal, and the incorporation of microfluidics channels for multiplexing. Each of these subjects adds a great complexity to the final device, and must be independently developed and optimized in order to be successfully integrated at the final lab-on-a-chip biosensor. Finally, the possibility to detect simultaneously multiple analytes will involve further efforts in developing new optical in and outcoupling as well as new biofunctionalization strategies.

Las últimas décadas han puesto de manifiesto la imposibilidad de trasladar la intensidad del consumo energético del mundo desarrollado a la totalidad del planeta y en consecuencia, la necesidad de un cambio global hacia una economía baja en carbono y por tanto a un modelo energético más eficiente y sostenible. Se requiere de un esfuerzo tecnológico dirigido a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que implica el desarrollo de tecnologías para capturar y almacenar o valorizar dióxido de carbono (CO₂). La presente Tesis Doctoral estudia el desarrollo de nuevas membranas soportadas con líquidos iónicos para separación de CO₂ a través de un doble enfoque: desarrollo de membranas estímulo-respuesta basadas en líquidos iónicos magnéticos que presentan respuesta ante la aplicación de un campo magnético externo y membranas soportadas con líquidos iónicos basados en el anión acetato con una elevada solubilidad de CO₂, que pueden alcanzar mejores prestaciones en la separación/concentración. / The last decades have shown the impossibility of transferring the energy intensity of the developed world to the entire planet and thus, the need for a global shift towards a low carbon economy and therefore, to a more efficient and sustainable energy model. A technological effort is required aimed at reducing greenhouse gas emissions, which necessarily involves the development of carbon dioxide (CO₂) capture and storage or valorization technologies. In this context, this Thesis studies the development of new supported ionic liquid membranes for CO₂ separation aiming for a dual approach: development of novel stimuli-responsive magnetic ionic liquids based membranes showing a response to the application of an external magnetic field and acetate based supported ionic liquid membranes with a high CO₂ solubility, which can achieve a better performance in its separation/concentration

Models computacionals basats en xarxes a gran escala d'inspiració neurobiològica permeten descriure els correlats neurals de la decisió observats en certes àrees corticals com una transició entre atractors de la xarxa cortical. L'estimulació provoca un canvi en el paisatge d'atractors que afavoreix la transició entre l'atractor neutre inicial a un dels atractors associats a les eleccions categòriques. El soroll present en el sistema introdueix indeterminació en les transicions. En aquest treball mostrem l'existència de dos mecanismes de decisió qualitativament diferents, cadascun amb signatures psicofísiques diferenciades. El mecanisme que apareix a baixes intensitats, induït exclusivament pel soroll, dóna lloc a temps de decisió distribuïts asimètricament, amb una mitjana dictada per l'amplitud del soroll.A més, tant els temps de decisió com el rendiment psicofísic són funcions decreixents de l'estimulació externa. També proposem dos mètodes, un basat en l'aproximació macroscòpica i un altre en la teoria de la varietat central, que simplifiquen la descripció de sistemes estocàstics multistables. / Computational models based on large-scale, neurobiologically-inspired networks describe the decision-related activity observed in some cortical areas as a transition between attractors of the cortical network. Stimulation induces a change in the attractor configuration and drives the system out from its initial resting attractor to one of the existing attractors associated with the categorical choices. The noise present in the system renders transitions random. We show that there exist two qualitatively different mechanisms for decision, each with distinctive psychophysical signatures. The decision mechanism arising at low inputs, entirely driven by noise, leads to skewed distributions of decision times, with a mean governed by the amplitude of the noise. Moreover, both decision times and performances are monotonically decreasing functions of the overall external stimulation. We also propose two methods, one based on the macroscopic approximation and one based on center manifold theory, to simplify the description of multistable stochastic neural systems.

En aquest treball es van fabricar cel · les solars orgàniques d'heterounió de volum, el qual van ser utilitzats diferents materials donadors i acceptors, com ara P3HT, PTB1 i PC70BM, PCBM, respectivament. L'anàlisi de procés de degradació va ser portat a terme en dispositius fotovoltaics on van ser presos aspecte com ara la preparacions de la barreja, control de morfologies en les capes actives, procés de tractament tèrmic i condicions d'entorn al qual van ser exposades les cel solars. En cada cas va ser usat la característica de corrent-voltatge per supervisar els paràmetres de rendiment del dispositiu fotovoltaic durant la seva operació en condicions de llum i baix foscor. Un model elèctric es va utilitzar per correlacionar els mecanismes físics amb els paràmetres de rendiment de la cel solar. A més, el protocol ISOS-D1 es va aplicar a les cel · les solars orgàniques sota diferents entorns per quantificar el temps de vida, estabilitat i identificar els mecanismes de degradació predominants en el mateix. Com a segona part d'aquesta tesi, les cèl · lules solars orgàniques interdigitadas d'heterounió van ser dissenyats, fabricats i caracteritzats elèctricament i òpticament. Les cel · les solars interdigitadas van ser comparades respecte les de bicapa i les de heterounió de volum. Tècniques d'extracció de càrrega i transitoris de fotovoltaje van ser aplicats per primera vegada sobre aquest tipus de cel solars. Els resultats van revelar que ambdues tècniques són adequades per a la caracterització de la variació de la densitat de càrrega sobre la polarització aplicada en aquest tipus de cel · les fotovoltaiques. / En este trabajo se fabricaron celdas solares orgánicas de heterounión de volumen, el cual fueron utilizados diferentes materiales donadores y aceptores, tales como P3HT, PTB1 y PC70BM, PCBM, respectivamente. El análisis de proceso de degradación fue llevado a cabo en dispositivos fotovoltaicos donde fueron tomados aspecto tales como la preparaciones de la mezcla, control de morfologías en las capas activas, proceso de tratamiento térmico y condiciones de entorno al cual fueron expuestas las celdas solares. En cada caso fue usado la característica de corriente-voltaje para monitorear los parámetros de rendimiento del dispositivo fotovoltaico durante su operación en condiciones de iluminación y bajo oscuridad. Un modelo eléctrico se utilizó para correlacionar los mecanismos físicos con los parámetros de rendimiento de la celda solar. Además, el protocolo ISOS-D1 se aplicó a las celdas solares orgánicas bajo diferentes entornos para cuantificar el tiempo de vida, estabilidad e identificar los mecanismos de degradación predominantes en el mismo. Como segunda parte de esta tesis, las células solares orgánicas interdigitadas de heterounión fueron diseñados, fabricados y caracterizados eléctricamente y ópticamente. Las celdas solares interdigitadas fueron comparadas con respecto las de bicapa y las de heterounión de volumen. Técnicas de extracción de carga y transitorios de fotovoltaje fueron aplicados por primera vez sobre este tipo de celdas solares. Los resultados revelaron que ambas técnicas son adecuadas para la caracterización de la variación de la densidad de carga sobre la polarización aplicada en este tipo de celdas fotovoltaicas. / In this work were fabricated organic solar cells of bulk heterojunction, which were used different donor and acceptor materials such as P3HT, PTB1 and PC70BM, PCBM, respectively. The analysis of degradation process was carried out on the photovoltaic devices where it were taken aspect as the blend preparations, control of morphologies on the active layers, annealing process and environment conditions that were exposed the solar cells. In each case was used current-voltage characteristic to monitor the performance parameters of the photovoltaic device during its operation in dark and under illumination conditions. An electrical model was used to correlate the physical mechanisms with the performance parameters of the solar cell. Additionally, ISOS-D1 protocol was applied to organic solar cells under different environments to quantify the lifetime, stability and identify the degradation mechanisms predominant in it. As second part of this thesis, interdigitated heterojunction organic solar cells were designed, manufactured and electrically and optically characterized. The interdigitated solar cells were compared regarding bilayer and bulk heterojunction solar cells. Charge extraction and transient photovoltage techniques were applied for the first time in this kind of solar cells. The results revealed that both techniques are suitable for the characterization of the charge density variation over the applied bias on this kind of devices.

Membrane bioreactors (MBR) are a combination of common bioreactors and membrane filtration units for biomass retention, presenting unique advantages like high effluent quality and a smaller footprint than the one by conventional wastewater treatment plants. However, fouling and its associated costs are the main drawbacks related to this technology. This thesis presents a step towards the integrated operation of MBRs through experimental and model-based studies. Interactions between the biological (nutrient removal and sludge characteristics) and physical (hydrodynamics and filtration) processes in MBRs were studied, with the final aim being to improve their integrated operation and control. Moreover, the reduced energy costs and the better understanding of MBR operation may contribute to making MBR systems a more competitive technology to deal with water scarcity problems / Els bioreactors de membranes (BRM) són una combinació dels reactors convencionals i una unitat de filtració que reté la biomassa, de manera que presenten com a gran avantatge una qualitat de sortida amb estàndards de reutilizació, i molt poca necessitat d’espai. Tanmateix, l'embrutiment i els seus costs associats són els principals inconvenients d'aquesta tecnologia. Aquesta tesi presenta un pas endavant cap a l’operació integrada dels BRM mitjançant estudis experimentals i de modelització. Les interaccions entre els processos biològics (eliminació de nutrients i característiques de la biomassa) i físics (hidrodinàmica i filtració) que tenen lloc als BRM s’han estudiat amb l’objectiu final de millorar-ne la seva operació i el control integrat. A més, s'han reduit els costos energètics, els quals contribueixen a la millora de la competitvitat de la tecnologia BRM com a solució potencial per a problemes d’escassetat d’aigua

Esta tesis trata sobre algunos avances en técnicas para el análisis, la medición experimental y la simulación numérica de flujos confinados en geometrías complejas. Se han desarrollado e implementado algoritmos de interrogación para PIV de alta velocidad. Especial atención se ha puesto en el tratamiento de la interrogación cerca de las fronteras de la imagen. Para realizar las simulaciones numéricas se ha desarrollado un modelo para flujos 3D que trabaja con mallas curvilíneas estructuradas por bloques. Este modelo ha sido paralelizado utilizando OpenMP. La trilogía de técnicas se ha completado desarrollando una novedosa técnica de premediación condicional basada en fuzzy clustering. Esta técnica permite generar un conjunto de medias condicionadas y analizar a partir de ellas la evolución temporal del flujo. Las tres técnicas se han aplicado en forma integrada al estudio de un caso seleccionado, correspondiente al flujo dentro de un alojamiento de componentes electrónicos.Palabras clave: PIV, Volúmenes Finitos, Fuzzy Clustering, flujos confinados. / This thesis deals with the improvement of techniques for the detailed analysis, experimental measurement and numerical simulation of flows confined within complex geometry. Interrogation algorithms for time resolved PIV were designed and implemented. Special attention was given to the treatment of the near wall portions of the images to ensure appropriate resolution of the boundary layer by proper placement of the displacement vector when the interrogation area overlaps the image boundary. A 3D finite volume solver for the Navier Stokes equations was created. This numerical model works with block structured grids and sliding interfaces, allowing the treatment of rather complex geometries. This solver has been fully parallelised using OpenMP. The set of techniques was completed devising a novel conditional sampling method based on fuzzy clustering for the analysis of large scale dynamics in turbulent flows. A set of ensemble averages is produced and the time evolution of the flow can be analysed through the most probable sequence in time of the conditionally sampled averages. A case study was selected to drive the evolution of these techniques, concerning the flow inside a printed circuit board (PCB) enclosure. Keywords: PIV, Finite Volume, Fuzzy Clustering, confined flows

La Paràlisi Cerebral és la discapacitat motora més comuna durant la infància i consisteix en una alteració de la mobilitat deguda a una lesió en el sistema nerviós central produïda durant l'etapa prenatal, perinatal o infantil. Aquestes lesions, que no són una malaltia, no evolucionen, però les seves conseqüències sí que interfereixen en el desenvolupament de la persona. Les dificultats motores, que solen anar acompanyades en moltes ocasions per problemes sensorials, alteracions en l'atenció, cognició i altres, suposen un handicap per a l'exploració de l'entorn, la participació en les activitats quotidianes i les relacions amb els iguals, que són la base de l'aprenentatge i el desenvolupament. Aquesta tesi, que s'enquadra dins de la disciplina de la Interacció Persona-Ordinador (IPO), se centra en la concepció, aplicació i avaluació de sistemes interactius per a persones amb paràlisi cerebral. En primer lloc fem una revisió de l' estat de l'art en sistemes interactius audiovisuals per a persones amb paràlisi cerebral. A continuació realitzem una proposta de diferents mètodes per a l'anàlisi de la qualitat de la interacció. Després abordem diverses propostes de sistemes interactius basats en visió artificial dissenyats per a persones amb paràlisi cerebral. D'entre aquestes, fem especial èmfasi en una proposta de sistema interactiu audiovisual orientat a persones amb trastorns físics, cognitius i sensorials en graus moderat i sever que ha demostrat ser assequible per a moltes d'aquestes persones i els proporciona una experiència lúdica motivadora, que facilita el treball de certes competències per part dels professionals. / La Parálisis Cerebral es la discapacidad motora más común durante la infancia y consiste en una alteración de la movilidad debida a una lesión en el sistema nervioso central producida durante la etapa prenatal, perinatal o infantil. Estas lesiones, que no son una enfermedad, no evolucionan, pero sus consecuencias sí que interfieren en el desarrollo de la persona. Las dificultades motoras, que suelen ir acompañadas en muchas ocasiones por problemas sensoriales, alteraciones en la atención, cognición y otros, suponen un hándicap para la exploración del entorno, la participación en las actividades cotidianas y las relaciones con los iguales, que son la base del aprendizaje y el desarrollo. Esta tesis, que se encuadra dentro de la disciplina de la Interacción Persona-Ordenador (IPO), se centra en la concepción, aplicación y evaluación de sistemas interactivos para personas con parálisis cerebral. En primer lugar hacemos una revisión del estado del arte en sistemas interactivos audiovisuales para personas con parálisis cerebral. A continuación realizamos una propuesta de distintos métodos para el análisis de la calidad de la interacción. Después abordamos varias propuestas de sistemas interactivos basados en visión artificial diseñados para personas con parálisis cerebral. De entre éstas, hacemos especial énfasis en una propuesta de sistema interactivo audiovisual orientado a personas con trastornos físicos, cognitivos y sensoriales en grados moderado y severo que ha demostrado ser asequible para muchas de estas personas y les proporciona una experiencia lúdica motivadora, que facilita el trabajo de ciertas competencias por parte de los profesionales. / Cerebral Palsy is the most common motor disability in childhood and entails impaired mobility due to damage to the central nervous system just before or during the birth, or during the early childhood. These lesions, which are not a disease, are not progressive, but its consequences interfere with the development of the child. Motor impairments often come with other difficulties such as alterations in attention, cognition, and others. Such deficiencies are a handicap for the exploration of the environment, for the participation in daily activities and for the relationship with peers which are the basis for learning and development. This thesis, which falls within the Human-Computer Interaction (HCI) scope, focuses on the design, implementation and evaluation of interactive systems for people with cerebral palsy. Firstly, we review the state of the art in audio-visual interactive systems for people with cerebral palsy. Secondly, we propose different methods for analysing the quality of the interaction. Finally, we propose several interactive systems for people with cerebral palsy based on computer vision, among which we put special emphasis on an interactive audio-visual proposal aimed at people with physical, cognitive and sensory impairments in moderate and severe degrees. This system proved to be attainable for many of these people and to provide a motivating playing experience that allows professionals to develop some skills on the users.

En los últimos años ha habido un interés creciente en el estudio de el compuesto La2NiO4+?, debido a sus propiedades como conductor mixto iónico-electrónico, que lo hacen adecuado para su utilización en dispositivos electroquímicos, tales como cátodo para pilas de combustible de óxido sólido a temperaturas intermedias (IT-SOFC), membranas de permeación o sensores de gas. La estructura de fase La2NiO4+? está formada por láminas de LaNiO3, de tipo perovskita, alternadas con láminas de LaO de tipo cloruro sódico, en las cuales puede incorporarse oxígeno sobreestequiométrico. Esta estructura laminar es la responsable de la anisotropía en las propiedades del La2NiO4+?, dando lugar a una conductividad iónica y electrónica que es entre dos y tres órdenes de magnitud superior a lo largo del plano ab, en comparación con la dirección del eje c.Este trabajo consiste en el estudio, desde un punto de vista fundamental, de películas delgadas epitaxiales de La2NiO4+? orientadas a lo largo del eje c y crecidas por la técnica de deposición química en fase vapor de precursores organometálicos por inyección pulsada (PI-MOCVD) sobre diferentes sustratos, con el fin de adquirir una mejor comprensión de sus características microestructurales, su variación con la tensión y la influencia de la tensión en las propiedades de transporte a elevada temperatura. Además, el crecimiento epitaxial permite la medida de las propiedades de las películas de La2NiO4+? en dos direcciones perpendiculares, obteniendo una medida directa de la anisotropía del material.El La2NiO4+? es el primer miembro (n = 1) de la familia Ruddlesden-Popper Lan+1NinO3n+1, en la que la estructura de cada miembro está formada por un número n de bloques perovskita LaNiO3 alternados entre bloques LaO tipo cloruro sódico. Asimismo se han intentado depositar películas orientadas a lo largo del eje c de los miembros n = 2, 3 e ?, y se ha estudiado la variación las propiedades de transporte a lo largo de la serie Lan+1NinO3n+1. En la tesis se realiza una introducción a los conductores mixtos iónicos-electrónicos (MIEC) y a los cátodos para pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), como una posible aplicación del material La2NiO4+?. Se describen las propiedades más importantes de la fase La2NiO4+?, y de los miembros n =2, 3 e ? de la familia Lan+1NinO3n+1, así como el estado del arte de la preparación de películas delgadas de estos materiales.A continuación se describe la técnica de deposición química en fase vapor de precursores organometálicos por inyección pulsada (PI-MOCVD), acompañada de una descripción detallada de los parámetros de depósito seleccionados, y del equipo PI-MOCVD utilizado. También se describen las técnicas utilizadas en la caracterización de las películas delgadas de Lan+1NinO3n+1.Posteriormente se describen los parámetros de depósito optimizados para la deposición de películas epitaxiales de La2NiO4+? y se realiza una caracterización estructural, morfológica y microestructural en función del espesor de las películas, del sustrato utilizado y de la temperatura. También se detalla y describe la conductividad total de películas epitaxiales de diferente espesor medida. Para éstas películas se han medido, además, las propiedades de intercambio y de difusión de oxígeno utilizando dos técnicas diferentes: la técnica de intercambio de isótopos y la técnica de relajación de la conductividad. Los resultados de estas medidas se discuten en función de la microestructura de las películas. Por último, se ha completado el estudio describiendo los primeros resultados de deposición de otros miembros de la familia Ruddlesden-Popper. La evolución de las propiedades de transporte total de las películas delgadas de Lan+1NinO3n+1 se han relacionado con el número de láminas tipo perovskita n. / In the last years there has been a great interest in the study of the La2NiO4+? compound due to its mixed ionic-electronic properties, which make it suitable in electrochemical devices, such as cathode in Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells (IT-SOFC), permeation membranes or gas sensors. The La2NiO4+? phase structure is formed by perovskite-type LaNiO3 layers alternated with rocksalt-type LaO layers, in which hyperstoichiometric oxygen can be incorporated. This layered structure is responsible for the anisotropy in the La2NiO4+? properties, leading to electronic and ionic conductivity three orders of magnitude higher along the ab plane, in comparison with the c-axis direction.This work is focused on the study, from a fundamental point of view, of epitaxial c-axis oriented La2NiO4+? thin films deposited by PI-MOCVD technique on different substrates, in order to achieve a better comprehension of the microstructural characteristics, their variation with strain and their influence in its high temperature transport properties. Moreover, the epitaxial growth of the films permits the measurement of the properties of the La2NiO4+? in two perpendicular directions, to have a direct inset of the anisotropy.The La2NiO4+? phase is the n = 1 member of the Lan+1NinO3n+1 Ruddlesden-Popper family, in which the structure of each member is formed by a n number of perovskite layers alternated between rock-salt layers. We have also attempted to deposit c-axis oriented films of the n = 2, n = 3 and n = 1 members and studied the variation of the transport properties through the different members of the family.First, Chapter 1 consists of an introduction to the mixed ionic-electronic conductors (MIEC) and to the solid oxide fuel cell (SOFC) cathodes, as a possible application of the La2NiO4+? material. The most remarkable properties of the La2NiO4+? phase, and of the n = 2, 3 and 1 members of the Lan+1NinO3n+1 family are analyzed, as well as the state of the art in the preparation of thin films of these materials.In Chapter 2, the Metalorganic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) technique is described, accompanied by a detailed description of the selected experimental deposition parameters and of the Pulsed Injection MOCVD equipment used. Chapter 3 summarizes all the techniques used for the Lan+1NinO3n+1 thin film characterization.In Chapter 4, the optimized experimental parameters for the deposition of epitaxial La2NiO4+? thin films are described. Structural, morphological and microstructural characterization is performed as a function of film thickness, substrate used and temperature. Total conductivity of epitaxial layers is also described and discussed. In Chapter 5 we have studied the oxygen exchange and transport of the La2NiO4+? thin films by two different techniques: the oxygen isotope exchange and the electrical conductivity relaxation. Results are discussed as a function of microstructure.Finally, in Chapter 6, the study is completed describing the first results of the deposition of the other members of the Ruddlesden-Popper family. Evolution of the total conductivity properties of the Lan+1NinO3n+1 films has been related to the n number of perovskite layers.

Els mètodes d’Ajut a la Decisió Multi-Criteri assisteixen en la pressa de decisions implicant múltiples criteris conflictius. Existeixen dos enfocaments principals per resoldre aquest tipus de problemes: els mètodes basats en utilitat i d’outranking, cadascun amb les seves fortaleses i debilitats. Els mètodes outranking estan basats en models d’elecció social combinats amb tècniques d’intel·ligència artificial (com gestió de dades categòriques o d’incertesa). Son eines per una avaluació i comparació realista d’alternatives, basant-se en les necessitats i coneixements del prenedor de la decisió. Una de les debilitats dels mètodes outranking és la no consideració de jerarquies de criteris, que permeten una organització natural del problema, distingint diferents nivells de generalitat que modelen les relacions taxonòmiques implícites entre criteris. En aquesta tesi ens enfoquem en el desenvolupament d’eines d’outranking jeràrquiques i la seva aplicació en casos d’estudi reals per problemes de classificació i rànquing. / Los métodos de Ayuda a la Decisión Multi-Criterio asisten en la toma de decisiones involucrando múltiples criterios conflictivos. Existen dos enfoques principales para resolver éste tipo de problemas: los métodos basados en utilidad y de outranking, cada uno con sus fortalezas y debilidades. Los métodos outranking están basados en modelos de elección social combinados con técnicas de Inteligencia Artificial (como gestión de datos categóricos o de incertidumbre). Son herramientas para una evaluación y comparación realista de alternativas, basándose en las necesidades y conocimientos del tomador de decisión. Una de las debilidades de los métodos outranking es la no consideración de jerarquías de criterios, que permiten una organización natural del problema, distinguiendo distintos niveles de generalidad que modelan las relaciones taxonómicas implícitas entre criterios. En ésta tesis nos enfocamos en el desarrollo de herramientas de outranking jerárquicas y su aplicación en casos de estudio reales para problemas de clasificación y ranking. / Multi-Criteria Decision Aiding (MCDA) methods support complex decision making involving multiple and conflictive criteria. MCDA distinguishes two main approaches to deal with this type of problems: utility-based and outranking methods, each with its own strengths and weaknesses. Outranking methods are based on social choice models combined with Artificial Intelligence techniques (such as the management of categorical data or uncertainty). They are recognized as providing tools for a realistic assessment and comparison of a set of alternatives, based on the decision maker’s knowledge and needs. One of the main weaknesses of the outranking methods is the lack of consideration of hierarchies of criteria, which enables the decision maker to naturally organize the problem, distinguishing different levels of generality that model the implicit taxonomical relations between the criteria. In this thesis we focus on developing hierarchical outranking tools and their application to real-world case studies for ranking and sorting problems.

Aquest treball presenta una metodologia per modelar el gest instrumental en la interpretació amb instruments musicals d'excitació contínua. En concret, la tesi tracta el control d'arc en interpretació clàssica de violí. S'hi introdueixen tècniques de mesura que presenten baixa intrusivitat, i són aplicades per a l'adquisició de senyals de paràmetres de control d'arc relacionats amb el timbre del so, i per a la construcció d'una base de dades la interpretació. Mitjançant la definició d'un vocabulari d'envolupants, es fan servir seqüències de corbes paramètriques de Bézier per modelar els contorns de velocitat de l'arc, força aplicada a l'arc, i distància entre l'arc i el pont del violí. Així, s'obté una parametrització que permet reconstruir els contorns originals amb robustesa i fidelitat. A partir de la parametrització dels contorns continguts a la base de dades, es construeix un model estadístic per l'anàlisi i la síntesi d'envolupants de paràmetres de control d'arc. Aquest model permet un mapeig flexible entre anotacions de partitura i envolupants. L'entorn de modelat es fa servir per generar contorns sintétics a partir d'una representació textual de la partitura, mitjançant un algorisme de planificació de l'ús d'arc capaç de reproduir les limitacions imposades per les dimensions físiques de l'arc. Els paràmetres de control sintetitzats s'utilitzen amb éxit per generar interpretacions artificials de violí fent servir dues de les técniques de síntesi de so més exteses: models físics basats en guies digitals d'ona, i síntesi basada en mostres. / This work presents a methodology for modeling instrumental gestures in excitation-continuous musical instruments. In particular, it approaches bowing control in violin classical performance. Nearly non-intrusive sensing techniques are introduced and applied for accurately acquiring relevant timbre-related bowing control parameter signals and constructing a performance database. By defining a vocabulary of bowing parameter envelopes, the contours of bow velocity, bow pressing force, and bow-bridge distance are modeled as sequences of Bézier cubic curve segments, yielding a robust parameterization that is well suited for reconstructing original contours with significant fidelity. An analysis/synthesis statistical modeling framework is constructed from a database of parameterized contours of bowing controls, enabling a flexible mapping between score annotations and bowing parameter envelopes. The framework is used for score-based generation of synthetic bowing parameter contours through a bow planning algorithm able to reproduce possible constraints imposed by the finite length of the bow. Rendered bowing control signals are successfully applied to automatic performance by being used for driving offline violin sound generation through two of the most extended techniques: digital waveguide physical modeling, and sample-based synthesis.