Hay un gran número de aleaciones que experimentan transformaciones martensíticas termoelásticas (Au-Cd, Ti-Ni, Cu- Zn- Al, Cu- Al- Mo) y, en consecuencia, presentan ciertas propiedades termomecánicas que los convierten en especialmente interesantes para su aplicación en la industria. Estas propiedades son el efecto memoria de forma, simple y doble, la superelasticldad y la alta capacidad de amortiguamiento. Uno de los aspectos de interés en el estudio de los material es que presentan memoria de forma es conocer su evolución cuando se someten a sucesivos ciclos de transformación/ retransformación de la fase matriz a la fase martensítica, ya sea induciendo el cambio de fase por variación de la temperatura o mediante la aplicación de un esfuerzo. Otro aspecto de interés creciente es la introducción de otras fases en la matriz, puesto que pueden modificar la transformaci6n,y por tanto las propiedades de memoria de forma del material.En el presente trabajo hemos abordado los dos puntos de interés mencionados, induciendo la transformación por variación de la temperatura, utilizando un calorímetro de flujo de calor no convencional, de gran sensibilidad, el cual por su configuración permite el acoplamiento con otra técnica de medida: hemos registrado la tasa de emisión acústica que tiene su origen en los cambios bruscos en los campos de esfuerzos internos del material.En primer lugar se han expuesto las características generales de las transformaciones martensíticas, y en particular de las termoelásticas. A continuación se describen las técnicas utilizadas. La primera parte del trabajo realizado consiste en la determinación de los límites de repetitividad del sistema experimental, utilizando muestras nominalmente idénticas sometidas a dos tratamientos térmicos distintos. A continuación se estudia el efecto que produce un ciclado térmico sucesivo (de hasta 400 ciclos de transformación/ retransformación) sobre muestras nominalmente idénticas sometidas a los dos tratamientos térmicos anteriores. Por último, hemos estudiado las modificaciones en la transformación producidas por la introducción de precipitados de fase gamma, crecidos en beta a partir de un tratamiento térmico específico. En los tipos de estudio realizados, se ha efectuado por primera vez un análisis termodinámico completo de la transformación, evaluando los términos elásticos y de fricción que intervienen en los procesos beta <->n.La primera parte del trabajo nos ha permitido observar que muestras nominalmente idénticas presentan diferencias en las temperaturas de transformación y en los valores del calor y de la variación de entropía, que pueden ser superiores a la incertidumbre en la determinación de los mismos. La aplicación de sucesivos tratamientos térmicos (TT1, enfriamiento al aire; TT2, enfriamiento por templado) a una misma muestra, sobre un conjunto de muestras nominalmente idénticas, permite discernir diferencias en los efectos que producen ambos TT en la transformación martensitica: en las muestras sometidas a TT1 el inicio de la transformación tiene un carácter explosivo, y las señales calorimétrica y acústica comienzan simultáneamente. Para las muestras sometidas a TT2 la E.A. comienza mucho antes que la señal calorimétrica, a pesar de que ésta delata pequeños dominios de transformación a temperaturas superiores a las del inicio del grueso de la transformación. Se han podido evaluar con fiabilidad los términos elásticos (Delta H el) y de fricción (E fr), resultando más elevada la energía elástica en las muestras sometidas a TT2, mientras que la E fr es similar en ambos casos. Los resultados nos permiten interpretar que con el templado (TT2) se crean tensiones en la matriz que facilitan la nucleación, y que el carácter inicialmente más termoelástico que presenta la transformación a partir de TT2 es debido a la introducción de defectos en la red, mientras que éstos no juegan un papel muy relevante en cuanto a la E fr.En la segunda parte del trabajo, se ha comparado la evolución de la transformación en muestras nominalmente idénticas sometidas a 400 ciclos a partir de TT1 y de TT2. Se han contrastado las temperaturas de transformación con los resultados ya existentes en la bibliografía, y se ha observado que 400 ciclos no son suficientes para asegurar la no evolución de los parámetros estudiados, si bien el carácter explosivo, mucho más marcado inicialmente las muestras sometidas a TTl 1 desaparece generalmente en más o menos 100 ciclos. La suavización de la transformación es debida a la creación de dislocaciones a lo largo del ciclado sucesivo. La más rápida evolución de de las temperaturas de transformación y de las energías elástica y de fricción en las muestras sometidas a TT1 sugieren que la creación de dislocaciones con el ciclado sucesivo es mayor en éstas durante los aproximadamente 100 primeros ciclos. La evolución global de las temperaturas a partir de ambos tratamientos térmicos indica, en concordancia con las predicciones teóricas, la existencia de dos tipos de dislocaciones: un tipo que facilita la nucleación y el crecimiento de las placas de martensita. y otro que dificulta el avance de las interfases y retrasa la consecución de la transformación. Por otro lado, según los resultados, dichas dislocaciones no producen un aumento indefinido de Delta H el y E fr.Aceptando la hipótesis de que con el ciclado sucesivo la termodinámica de la transformación no varia, a medida que se suceden los ciclos disminuye la cantidad de material transformado. La martensita retenida observada a temperatura ambiente no es suficiente para justificar cuantitativamente este hecho. Algunas anomalías observadas en las muestras sometidas por segunda vez a un ciclado sucesivo largo inducen a pensar que los tratamientos térmicos aquí utilizados (15 min a 850º C) pueden no ser suficientes para devolver a la muestra a su estado inicialEn la tercera parte del trabajo se han estudiado las transformaciones martensíticas en muestras de Cu-Zn-AI con precipitados de fase gamma en el seno de beta, crecidos a partir de un tratamiento térmico específico, con tiempos de crecimiento (t*) variables entre 0y 100 s, comparando los resultados con los de una muestra nominalmente idéntica a las anteriores sometida a TT1. Los cambios bruscos observados en el comportamiento global entre t*</= 20 s y t> 40 s se atribuyen a un posible cambio en la coherencia de los precipitados, y al mayor tamaño de éstos, que implica una modificación del campo de esfuerzos entre los precipitados y la matriz, y que afectan la interacción entre la matriz y la martensita. Asimismo, la evolución de la relación entre el número de cuentas de la E.A. entre la transformación inversa y la directa indica que la interacción de los precipitados con la transformación produce un efecto ficha diferente que con la retransformación. También se ha observado que el desplazamiento de las temperaturas de transformación como consecuencia de los precipitados es un efecto permanente, lo cual representa un aspecto de interés en lo que se refiere a la aplicación en la industria, puesto que permite modificar de manera controlada el efecto de memoria de forma del material.

Esta tesis se enfoca en el crecimiento y caracterización estructural y funcional de capas finas de carburo de cromo, con el fin de establecer las relaciones entre la síntesis, estructura y propiedades. La tecnología de depósito empleada en este estudio fue el arco catódico filtrado a partir de un blanco de cromo en una atmósfera reactiva de argón y acetileno (Ar + C2H2). Además, se diseñó un filtro lineal magnético para reducir el número de macropartículas que se depositan en las capas y que son inherentes al proceso de arco catódico. Las capas se depositaron sobre diferentes tipos de sustratos, silicio, vidrio y acero con el fin de realizar diferentes caracterizaciones. Las principales caracterizaciones realizadas fueron espectroscopias de foto-electrones de rayos-X (XPS), Raman y de infra-rojo (FTIR), difracción de rayos-X (XRD), microscopia de transmisión electrónica (TEM), así como nanoindentación y ball-on disk. Durante el desarrollo de esta tesis se ha logrado obtener por primera vez estructuras nanocompuestas formadas por nanocristales de carburo de cromo embebidas en una matriz de carbono amorfo hidrogenado, nc-CrC/a-C:H, y también estructuras nanocompuestas formadas por nanocristales de cromo embebidas en una matriz de carburo de cromo amorfo, nc-Cr/a-CrC depositadas por medio de la técnica de arco catódico filtrado. Se analizó principalmente el efecto de la presión total y presión parcial de acetileno y el voltaje de polarización aplicado a los sustratos sobre la composición química y la microestructura de las capas. Los parámetros con mayor influencia en la composición química de las muestras resultaron ser la presión total y la presión parcial de acetileno, lo que permitió obtener capas con contenidos de carbono desde 13.1 hasta 72.4 at.%. El voltaje de polarización tuvo también una gran importancia en la composición química pero se encontró que principalmente tiene una fuerte influencia en la estructura cristalina de las capas. Las capas depositadas a altas presiones, 6•10-2 mbar, y ricas en carbono presentaron una estructura amorfa y/o con estructura de nanocompuesto consistente en nanocristales de carburo de cromo embebidos en una matriz de carbono amorfo hidrogenado, nc-CrC/a-C:H. Las capas depositadas a una presión intermedia, 3•10-2 mbar, presentaron composiciones químicas cercanas a la estequiometria del Cr3C2 y estructuras amorfas, nanocompuestas o altamente cristalinas en función del voltaje de polarización. Las capas depositadas a baja presión, 6•10-3 mbar, y ricas en cromo presentaron estructuras amorfas, estructuras nanocompuestas consistentes en nanocristales de cromo embebidos en una matriz de carburo de cromo amorfo, nc-Cr/a-CrC, y estructuras altamente cristalinas en función del voltaje de polarización. Las capas presentaron diferentes combinaciones de dureza y coeficientes de fricción en función del contenido de carbono. Las capas depositadas a altas presiones y que fueron ricas en carbono presentaron los mejores valores de coeficientes de fricción, hasta 0.15, combinados con relativamente bajos valores de dureza, entre 3 y 8 GPa. Las capas depositadas a una presión intermedia, con composiciones químicas cercanas a la estequiometria del Cr3C2 presentaron los mejores resultados de dureza, hasta 33 GPa y a su vez buenos resultados de coeficiente de fricción, del orden de 0.3. La combinación de buenas propiedades mecánicas y tribológicas proporciona un material en forma de capa fina con un futuro prometedor para el desarrollo de aplicaciones mecánicas, tribológicas y biomédicas. / This thesis is focused in the growth and structural and functional characterization of chromium carbide thin films with the aim to establish synthesis, structure and property performance relations. The deposition technique employed in this study was filtered cathodic arc from a chromium target in a reactive argon and acetylene atmosphere. A linear magnetic filter was designed in order to reduce the macroparticles that reach the substrates and that are inherent to the cathodic arc process. During the development of this thesis it was reported for the first time the deposition of nanocomposite structures of chromium carbide nanocrystals embedded in an amorphous hydrogenated carbon matrix, nc-CrC/a-C:H, and also nanocomposite structures of chromium nanocrystals embedded in an amorphous chromium carbide matrix, deposited by filtered cathodic arc technique. The main parameters that influenced the chemical composition of the samples were the total pressure and acetylene partial pressure. The bias voltage also had a remarkably effect on the chemical composition, but it was found that it affects mainly to the crystalline structure of the films. The films deposited at high total pressure, 6•10(-2) mbar, were rich in carbon and presented an amorphous and/or nanocomposite structure consisting of chromium carbide nanocrystals embedded in an amorphous hydrogenated carbon matrix, nc-CrC/a-C:H. The films deposited at intermediate pressure, 3•10(-2) mbar, presented compositions near to the Cr(3)C(2) stoichiometry and amorphous, nanocomposite or highly crystalline structures as function of the bias voltage. The films deposited at low pressure, 6•10(-3) mbar, were rich in chromium and presented amorphous or nanocomposite structures consisting of chromium nanocrystals embedded in an amorphous chromium carbide matrix, nc-Cr/a-CrC. The films presented different combinations of hardness and friction coefficient as function of the carbon content. The films rich in carbon, presented the lower friction, combined with a relatively low hardness. The films deposited with compositions near to the Cr(3)C(2) stoichiometry, presented the highest hardness, and good results of friction. The combination of excellent mechanical and tribological properties provides materials with a promising future for mechanical, tribological and biomedical applications.

La presente tesis doctoral realiza un estudio en profundidad de distintos parámetros fisiológicos, morfológicos y anatómicos del trigo candeal ("Triticum Aestibum" L.C.V. Kolibri), y la relación que los mismos tienen con otros factores ontogénicos y ambientales. Este estudio tiene una gran importancia ya que nos estamos refiriendo a la especie de trigo más cultivada en el mundo moderno, en particular en las latitudes altas de los dos hemisferios (Canadá, Argentina, Francia, Ucrania), y se usa ampliamente para panificación. El estudio incluye un total de seis apartados. En primer lugar, una introducción que comienza con un análisis sobre la conductancia difusiva del CO2 en la hoja y prosigue con la descripción de los factores anatómicos y morfológicos que condicionan dicha conductancia. Para finalizar, dicha introducción presenta las relaciones entre la anatomía foliar y la capacidad fotosintética.El segundo capítulo está dedicado a presentar el material utilizado y los métodos de análisis empleados, mientras que el tercero permite ofrecer los resultados obtenidos en el transcurso de la investigación. La discusión y las conclusiones ocupan los capítulos cuarto y quinto respectivamente. Un anexo de tablas y un apartado conteniendo la bibliografía manejada en la presente tesis completan el articulado de la misma.

En general, se acepta como definición de senescencia los procesos progresivos y de deterioro que preceden a la muerte de una célula madura, órgano u planta entera (Wareing y Phillips, 1971, Beevers 1976, Thimann et al 1982) En las hojas, la senescencia va estrechamente asociada al amarilleamiento y pérdida de clorofilas que aparecen antes de la abcisión o bien de la marchitez de una hoja que no esté a la sombra. Estos síntomas pueden ser eliminados en algunos casos mediante hormonas o nutrientes, lo cual significa que la degradación del cloroplasto no lleva a una muerte inevitable. Sin embargo, se ignora si la senescencia en las hojas es una secuencia programada de acontecimientos, independientes del factor ambiental que haya sido su causa. También se discute si una simple falta específica metabólica puede llevar a una senescencia celular irreversible.Con la intención de aportar luz sobre estas y otras cuestiones relacionadas, la presente tesis incluye una serie de estudios sobre la senescencia foliar provocada por escisión foliar (Hordeum vulgare L.) y en condiciones naturales (Triticum aestivum cv Kolibri). Las variaciones en los parámetros estudiados fueron relacionados entre si aplicándose asimismo modelos matemáticos de intercambio gaseoso.

Multiferroic materials, in which both ferroelectric and (anti)ferromagnetic orders coexist in the same phase, have received much interest in the last few years. The possibility of these two ferroic orders being coupled allows new functionalities in these materials as controlling the magnetisation by an electric field or, conversely, controlling the polarisation by a magnetic field. The fulfilment of this magnetoelectric coupling is not only interesting in terms of fundamental research but it would also pave the way for designing novel magnetoelectric applications. For this latter purpose, ferromagnetic multiferroics would have greater advantages over the antiferromagnetic ones because of the net magnetisation. However, it is the antiferromagnetic order which prevails in multiferroic materials. Bi-based perovskite and double-perovskite oxides, BiBO3 and Bi2BB’O6, respectively, where B and B’ are magnetic transition metal ions present an excellent starting point to investigate new ferromagnetic ferroelectric materials. In these compounds ferroelectricity arises from the stereochemical activity of Bi3+ cations. Conversely, magnetism is driven by the superexchange interaction between the magnetic ions through the adjacent oxygen ions (B – O – B). In particular, to date, BiMnO3 and Bi2NiMnO6 systems are the only reported ferromagnetic Bi-based perovskite oxides. Hence, both systems are investigated in the work of this thesis in thin films . First of all, this thesis addresses the synthesis of these compounds. In this process, three main hindrances were met. Firstly, these Bi-based compounds are highly metastable, which implies that they are only possible to be synthesised in bulk under extreme conditions, i.e. under high temperatures and high pressures. The strategy used to circumvent the required high pressures consisted of replacing the mechanical pressure by the epitaxial stress in thin films. For this purpose these Bi-based compounds were grown by pulsed laser deposition (PLD) onto single-crystal (001)-oriented SrTiO3 substrates. Secondly, Bi is a highly volatile element and consequently the synthesis temperature was not a free deposition parameter, forcing the use of low synthesis temperatures in order to prevent non-stoichiometric films or even the no-formation of the compound when the Bi-deficiency was too large. Yet the general metastable character of these compounds demands the use of high temperatures to the synthesis process. These two antagonistic requirements were tried to be balanced by using 10% Bi-rich PLD targets in the case of BiMnO3 system and by partial replacement of Bi3+ cations by La3+ cations (by 10%) in the case of Bi2NiMnO6 system. In the latter approach, La-doping gives rise to a slightly reduced unit cell volume, exerting the socalled chemical pressure which contributes to prevent Bi3+ cations from desorption during the growth process. Thirdly, both in the ternary Bi – Mn – O and quaternary Bi – Ni – Mn – O systems a strong multiphase formation tendency was found, especially in the former, in which apart from the desired BiMnO3 and Bi2NiMnO6 compounds, different parasitic oxide phases appeared in the grown films. As a consequence of all these facts the single-phase stabilisation of either BiMnO3 or (Bi0.9La0.1)2NiMnO6 was greatly hampered and only possible to be achieved under a narrow window of deposition conditions. Once the deposition conditions for single-phase stabilisation of the Bi-based compounds are controlled, structural characterisation proves that both BiMnO3 and (Bi0.9La0.1)2NiMnO6 grow fully coherent on SrTiO3 substrates, thus adopting as the inplane lattice parameter that of the cubic substrate and subsequently a tetragonal-like structure. Importantly enough for the magnetic properties, (Bi0.9La0.1)2NiMnO6 thin films are found to display long-range B-site order and the Ni2+/Mn4+ electronic configuration, which is the required condition for a long-range ferromagnetism. Indeed, ferromagnetic behaviour is recorded but with a reduced Curie temperature probably due to the epitaxial strain of the substrate. Instead, BiMnO3 thin films are found to exhibit similar Curie temperature to that of bulk specimens. Two-dimensional growth mode is obtained for (Bi0.9La0.1)2NiMnO6 thin films, attaining very low rough surface, whereas BiMnO3 thin films were in all cases displaying a clear three-dimensional growth mode, yielding rougher surface morphology. Finally, in order to study the dielectric/resistive, magnetoelectric and ferroelectric properties parallel-plate capacitors were fabricated using single-crystal (001)-oriented Nb doped SrTiO3 substrates as bottom electrode and sputtered Pt as top electrodes. In (Bi0.9La0.1)2NiMnO6 thin films ferroelectric domains switching current is measured, which allows conclusively stating that (Bi,La)2NiMnO6 compounds are indeed ferroelectric up to at least 10% La content. By structural characterisation the ferroelectric transition temperature is inferred to be around 450 K. The second part of this bloc is devoted to study the dielectric properties and the possible magnetoelectric coupling of these compounds. In this work both the dielectric response and the magnetoelectric response was assessed by impedance spectroscopy, the latter using magnetic fields while recording the impedance response, with the final aim of observing any deviation of the dielectric permittivity of these compounds either in the vicinity of the ferromagnetic transition temperature or when applying a magnetic field. Either phenomenon would indicate magnetoelectric coupling. Special attention is given to the conventional artefacts these measurements often produce when performed on dielectric thin films, causing misleading interpretations, like apparent colossal dielectric constants and/or apparent large magnetoelectric couplings. Following these precautions the intrinsic dielectric and magnetoelectric response of BiMnO3 and (Bi0.9La0.1)2NiMnO6 thin films are extracted. Despite the fact that BiMnO3 dielectric data shows clear magnetoelectric signs, results points to a weak magnetoelectric coupling, which is especially emphasised in (Bi0.9La0.1)2NiMnO6 thin films, probably driven by the fact that magnetism and ferroelectricity arise by two independent mechanisms in these Bibased compounds. / Los materiales multiferroicos, en los cuales coexisten en la misma fase un ordenamiento ferroeléctrico y magnético, han recibido mucho interés en los últimos años. La posibilidad de que estén acoplados los dos órdenes ferroicos permite nuevas funcionalidades en estos materiales como el control eléctrico de la magnetización o, por el contrario, el control magnético de la polarización. La realización de dicho acoplamiento magnetoeléctrico no solo sería interesante en términos de investigación básica, sino que abriría camino para el diseño de nuevas aplicaciones magnetoeléctricas, especialmente en el campo de la spintrónica, como filtros de spin o uniones túneles magnéticas controladas mediante campos eléctricos en lugar de campos magnéticos y por lo tanto promoviendo una nueva generación de dispositivos de almacenamiento de alta densidad y bajo consumo. Para este último propósito, los multiferroicos que poseen un ordenamiento ferromagnético tendrían mayores ventajas que aquellos antiferromagnéticos debido a que los primeros mostrarían magnetización neta y por lo tanto permitirían un control más fácil del estado magnético. No obstante, es el orden antiferromagnético el que prevalece en estos materiales. Por eso es necesario la búsqueda de nuevos materiales que sean ferromagnéticos y ferroeléctricos. Los óxidos en estructura perovskita y doble perovskita basados en Bi, BiBO3 y Bi2BB’O6, respectivamente, donde B y B’ son iones magnéticos de metales de transición (es decir, con la capa electrónica externa d parcialmente ocupada), presentan un excelente punto de partida para investigar nuevos materiales ferromagnéticos y ferroeléctricos. En primer lugar, esta tesis aborda el problema de sintetizar estos compuestos. En este proceso se topó con tres principales obstáculos. Primero, estos compuestos basados en Bi son altamente metaestables, lo que implica que en su forma masiva sólo se pueden sintetizar bajo condiciones extremas: altas temperaturas y altas presiones (del orden de los GPa). Segundo, Bi es un elemento altamente volátil y por consiguiente la temperatura de síntesis de estos compuestos no fue un parámetro de crecimiento libre. Tercero, tanto en el sistema ternario Bi – Mn – O como cuaternario Bi – Ni – Mn – O se encontró una fuerte tendencia multifásica, especialmente en el primero, en los cuales, aparte de los compuestos deseados BiMnO3 y Bi2NiMnO6, se forman diferentes fases parásitas de óxidos como Mn3O4, Bi2O3 y MnO2 en el primer caso y NiO en el segundo. Como consecuencia de todos estos factores la estabilización monofásica de tanto BiMnO3 como (Bi0.9La0.1)2NiMnO6 fue dificultada en gran medida y solo se pudo conseguir bajo una ventana estrecha de condiciones de crecimiento. Especialmente crítico fue la temperatura de depósito, la cual sólo permitía una ventana de 10ºC alrededor de 630ºC y 620ºC para la síntesis de BiMnO3 y (Bi0.9La0.1)2NiMnO6, respectivamente.

Esta Memoria describe la síntesis de nanopartículas de Au y Pd funcionalizadas periféricamente con fragmentos organometálicos. Para ello se sintetizó previamente el nuevo ligando ditópico tiol-fosfina, L, HS(CH2)11OOCC6H4PPh2. Mediante reacciones de intercambio de ligandos alcanotiolatos de nanopartículas de oro o paladio por L o por ligandos L con la función fosfina terminal bloqueada por metales o clústers metálicos se obtuvieron nanopartículas de oro y paladio funcionalizadas en la superficie con un cluster heterometálico de AuFe2 (AuNP4) o con los fragmentos organometálicos PdCl(η3-2-MeC3H4) (PdNP2), IrCl(cod) (PdNP3), RuCl2(p-cimeno) (PdNP4), RhCl(cod) (PdNP5), Rh(cod)(OTf) (PdNP6) y RhCl(CO) (PdNP7). Las nanopartículas se caracterizaron por microscopía de transmisión electrónica de alta resolución (HRTEM), espectroscopias de RMN de 1H, de 31P{1H}, IR, UV-Vis y fotoelectrónica de rayos X (XPS) y análisis termogravimétrico (TGA). Las nanopartículas de Pd funcionalizadas con los fragmentos organometálicos exhibieron actividad catalítica en reacciones de acoplamiento C-C (Suzuki-Miyaura y Heck-Mizoroki), reacciones de hidrogenación e hidrovinilación del estireno. También, se preparó un agregado de nanopartículas de oro (AuNP6) mediante cross-linking y formación de enlace amida entre nanopartículas de oro funcionalizadas con grupos COOH (AuNP5) y tetraaminoftalocianina de Co(II) (CoTAPc). Un electrodo de pasta de carbono modificado con el agregado de nanopartículas de Au mostró actividad electrocatalítica hacia la oxidación de L-cisteína, que se evaluó por voltametría cíclica y de pulsos diferenciales. / This research was focused on the synthesis of Au and Pd nanoparticles functionalized peripherally with organometallic fragments. With this goal in mind it was synthesized a new ditopic thiol-phosphine compound HS(CH2)11OOCC6H4PPh2 (L). By ligand exchange processes of alkanethiolate protected gold and palladium nanoparticles with L or L ligands with the phosphine function blocked with metal fragments or clusters, were obtained gold and palladium nanoparticles functionalized on its surface with a heterometallic cluster of AuFe2 (AuNP4) and organometallic fragments of PdCl(η3-2-MeC3H4) (PdNP2), IrCl(cod) (PdNP3), RuCl2(p-cymene) (PdNP4), RhCl(cod) (PdNP5), Rh(cod)(OTf) (PdNP6) and RhCl(CO) (PdNP7). These nanoparticles were examined using HRTEM, NMR, IR, TGA and XPS. Palladium nanoparticles peripherally functionalized with organometallic fragments showed catalytic activity in C-C coupling reactions, hydrogenation and hydrovinylation processes. Moreover, conjugates of tetraamino cobalt(II) phtalocyanine (CoTAPc) and gold nanoparticles functionalized with COOH (AuNP5) were synthesized and characterized (AuNP6). Carbon paste electrodes modified with these conjugates exhibited electrocatalytic activity towards the oxidation of the L-cysteine, which was evaluated by cyclic and differential pulse voltammetry.

Ethyl octyl ether is a bioethanol-derived component that has excellent properties as diesel fuel. This work proved that ethyl octyl ether can be produced successfully in liquid-phase at the temperature range of 130-190ºC by using acidic ion-exchange resins, as suitable and economic catalysts. The use of two promising reactants that can be a renewable compound source, ethanol and diethyl carbonate, have been explored. Both reactants are able to ethylate 1-octanol and form the desired product. However, an identical industrial drawback is observed on both reactants, the loss of ethyl groups to form diethyl ether, which is not suitable as diesel compound. In order to minimize the diethyl ether formation, and in this way, to maximize the ethyl octyl ether production; several commercial acidic resins were tested, or else, prepared and subsequently tested. The best catalysts are those allowing 1-octanol to access to most sulfonic groups of the catalyst. Such desired properties can be achieved by decreasing the amount of crosslinking agent of resins, as a result, the resin has a high capacity to swell and at the same time a low gel-phase density. Another tailoring technique that lets 1-octanol to access to the vast majority of sulfonic groups is by locating them only in the least crosslinked domains of the gel-phase. Both tailoring techniques involve higher selectivity to ethyl octyl ether, which can be extrapolated to other bulky molecules. However, the former involves a reduction of the catalytic activity per volume unit of the catalyst bed, and the latter, per mass unit. Interestingly for the resin designers and exploiters, it is proved that the Inverse Steric Exclusion Chromatography characterization technique allows predicting the catalyst performance in polar environments with high accuracy. In such a manner that polymeric catalysts having high specific volume of the swollen gel-phase and predominant domains with low polymer density are desired to enhance selectivity and yield to ethyl octyl ether formation. The comparison between both ethylating agents, ethanol and diethyl carbonate, revealed that similar selectivity and yield can be potentially obtained over acidic resins. Nevertheless, diethyl carbonate is less competitive at shorter reaction times in a batch reactor, or at lower catalyst mass in continuous units, as a result of the slow decomposition of the required intermediate, ethyl octyl carbonate. On the other hand, the production of CO2 via diethyl carbonate and the availability of ethanol nowadays suggest that use of the alcohol to form ethyl octyl ether is preferred. Reaction rates to form ethyl octyl ether from ethanol and 1-octanol showed similar, or slightly higher, dependency on the temperature than that to form the main side product, diethyl ether. Thus, an enhancement of the reactor temperature clearly increases the feasibility of an ethyl octyl ether production unit. Accordingly, the use of chlorinated resins, which proved to be thermally stable up to 190ºC in the ethyl octyl ether production, is desired. Among the commercial ones, Amberlyst 70 is the most suitable catalyst in terms of selectivity to ethyl octyl ether due to its low polymer density in aqueous swollen state. Such polymeric expansion should be taken into account to not block the liquid flow when fixed-bed reactors are employed. That is to say, Amberlyst 70 must be loaded to the reactor in a swollen state. The relatively large values found of the thermodynamic equilibrium constant of ethyl octyl ether formation assure high conversion levels in an industrial etherification process. Interestingly, the equilibrium values of the formation of diethyl ether are around a half than those of ethyl octyl ether (150-190ºC). A comprehensive kinetic analysis enlightened that reaction rates to form ethyl octyl ether on Amberlyst 70 are strongly inhibited by the presence of water. Thus, reaction rates would be enhanced if most water is removed from bioethanol. / La utilització de bioetanol per produir compostos diesel seria una forma d’incrementar la producció de diesel (deficitària a Europa), i tan ho més important, de millorar-ne la qualitat i així reduir les emissions nocives de material particulat, òxids de nitrogen, sofre i compostos volàtils. Un èter derivat del bioetanol que té excel•lents propietats com a combustible diesel és l’etil octil èter. L’objectiu d’aquesta tesis és l’estudi de la producció d’etil octil èter en fase líquida mitjançant catalitzadors heterogenis. Això implica la selecció dels reactius i catalitzadors més adequats des d’un punt de vista de rendiment i selectivitat. A més, l’estudi termodinàmic i cinètic de la reacció en permeten tan el disseny com la optimització del procés. Els assajos catalítics s’han realitzat en un reactor de tanc agitat operant en discontinu i en un reactor tubular operant en continu utilitzant resines àcides de bescanivi iònic com a catalitzadors (P=25 bars, T=130-190ºC). Els resultats experimentals han mostrat que el compost etil octil èter es pot formar mitjançant l’etilació de 1-octanol a partir de dos reactius provinents d’origen renovable, l’etanol i el dietil carbonat. La comparació de dos agents etilants, etanol i dietil carbonat, ha revelat que es poden obtenir similars selectivitats i rendiments en temps de reacció elevats mitjançant resines àcides de bescanvi iònic, preferiblement de baix contingut de divinil benzè. Tanmateix, l’ús de dietil carbonat és menys competitiu en temps de reacció curts. A més, la formació de CO2 via dietil carbonat i la més alta disponibilitat d’etanol suggereix que l’ús de l’alcohol és preferit des d’un punts de vista tan industrial com ambiental. L’estudi termodinàmic ha revelat que els valors relativament alts de la constant termodinàmica d’equilibri químic en la formació de l’etil octil èter asseguren alts nivells de conversió en un procés industrial. Finalment, un exhaustiu estudi cinètic ha revelat que la velocitat de formació d’etil octil èter a partir d’etanol i 1-octanol és altament inhibit per l’adsorció de l’aigua en els centres actius de les resines. Finalment, s’ha observat que les velocitats de reacció són optimitzades utilitzant una raó molar 1-octanol / etanol de 1.4, un diàmetre de partícula menor a 0.63 mm d’Amberlyst 70 i una temperatura de reactor de 190ºC.

The indiscriminate and/or improper use of veterinary drugs is the cause of potential adverse health effects due to the risk of entering into the food chain and the appearance of residues in food products of animal origin. Moreover, in the case of antibiotics, this fact has been identified as one of the causes for the appearance of antimicrobial resistance mechanisms in bacteria causing human diseases, which is the cause of a big concern within the health authorities, distinct governmental agencies and the society in general. There is an increased need to ensure safety and quality of the foodstuff and customers have also started to become more exigent forcing the industry to introduce consumer worries in their daily procedures, in terms of getting more natural, ecological and healthy products with a clear traceable origin of the ingredients. Nowadays, food control is performed on centralized laboratories that in most cases use very reliable procedures, but involving expensive equipment, specialized personnel and time consuming sample treatment procedures. In order to drastically improve this situation, the European Commission (EC) and the member state agencies are strongly supporting research activities aimed to increase the efficiency of the actual analytical methods. An strategy is to take advantage of the latest bio-micro-nanotechnological advances and of the complementary skills of multidisciplinary research teams to develop more rapid, sensitive and specific methodologies capable of detecting a wide variety of chemical, biological or any other health risk associated to the agrofood industry and along to the whole food chain. This thesis describes the research performed in respect to the possibility to develop improved alternatives for food residue analysis based on the combination of selective receptors and novel micro/nanotechnologies. Particularly, the final objective of this thesis was addressed to the development of a multiplexed sensor device to detect inappropriate farm practices and or the contamination of food products by antibiotic residues, mainly milk. In this respect, production of selective receptors with a broad recognition of the most important antibiotic families used in the veterinary field has been one of the most important aims of this research work. Thus, we report here the investigation made regarding development of synthetic receptors for sulfonamide antibiotics (SAs), particularly molecular imprinted polymers (MIPs), and their evaluation of a rational approach. Moreover, production of generic (or class-selective) antibodies for SAs and tetracycline antibiotics (TCs) has also been approached through the rational design and synthesis of appropriate haptens. Evaluation of the features of the antibodies produced has been accomplished through the development of microplate-based ELISAs (enzymelinked immunosorbent assays). The results show that although it has been possible to obtain class-selective antibodies for SAs (up to 11 congeners can be detected), the approach followed for the case of the TCs afforded antibodies with a high selectivity versus TCs possessing an alkyl/alkene group at position 6 of the C-ring, but lacking the hydroxyl group at this position. The necessary protocols to apply these immunochemical procedures to the analysis of milk and hair samples have been established showing that determination of these antibiotics according to the EC regulations was possible for the case of milk. For the case of hair, no regulations do exist at the moment. However this matrix holds great value regarding their potential use to trace inappropriate treatments through the life of the farm animals. The immunoreagents and immunochemical procedures established have been implemented on an optical sensor device developed by the Centre Suisse for Electronics and Microelectronics Inc. (CSEM, Neuchâtel - Switzerland). This device is based on the evanescent wave principle using a particular technological design based on waveguide grating couplers and it is very sensitive to the changes in the refractive index produced at the surface of the transducer. Moreover, the chip developed by CSEM has 24 sensing pads which allow multiple measurements with the same transducer. As a consequence of this collaboration it has been possible to develop a biosensor device able to detect SA residues in milk samples in compliance with the EC regulations. Further investigation, has led to the development of a multiplexed biosensor device by combining immunoreagents (SAs and fluoroquinolone antibiotics (FQs)) produced at the Applied Molecular Receptors group (AMRg) of the CSIC, with bioreceptors (ß lactam antibiotics (BLs) and TCs) provided by UNISENSOR S.A. (Liege - Belgium). The results obtained were very good. About 34 antibiotics from four different antibiotic families can be detected in milk samples following all the EC regulations with the device developed. Before, a multianalyte microplate-based ELISA had been developed combining the same bioreagents to evaluate performance and to establish the most appropriate immunochemical procedures. The immunochemical methods developed within this thesis, including immunoassays and immunosensors, have been preliminarily evaluated in collaboration with the Nestlé Research Centre (NRC), at Lausanne in Switzerland, in order to demonstrate performance in real milk samples. / El uso indiscriminado y/o inadecuado de medicamentos veterinarios es la causa de posibles efectos adversos para la salud por el riesgo que entren en la cadena alimentaria y la aparición de sus residuos en los productos alimenticios de origen animal. Además, en el caso de los antibióticos, este hecho ha sido identificado como una de las causas de la aparición de mecanismos de resistencia a los antimicrobianos en las bacterias que causan enfermedades humanas, lo cual es causa de una gran preocupación en las autoridades sanitarias, distintos organismos gubernamentales y de la sociedad en general. Actualmente, existe una creciente necesidad de garantizar la seguridad y calidad de los productos alimenticios y los consumidores también han comenzado a ser más exigentes obligando a la industria a introducir sus preocupaciones en sus procedimientos, en términos de conseguir los productos más naturales, ecológicos y saludables con un origen de los ingredientes rastreable. Hoy en día, el control de alimentos se realiza en laboratorios centralizados que en la mayoría de casos utilizan procedimientos muy fiables, pero necesitan equipos caros, personal especializado y elevados tiempos de tratamiento de muestra. Con el fin de mejorar drásticamente esta situación, la Comisión Europea (CE) y los organismos de los Estados Miembros apoyan firmemente actividades de investigación orientadas a aumentar la eficiencia de los métodos de análisis actuales. Una estrategia es tomar ventaja de los últimos avances en las biomicro-nanotecnologías y de las capacidades complementarias de los equipos de investigación multidisciplinarios para desarrollar metodologías más rápidas, sensibles y específicas capaces de detectar una amplia variedad de sustancias químicas, biológicas o cualquier otro riesgo para la salud asociado a la industria agroalimentaria, a lo largo de toda la cadena alimentaria. En esta tesis se describe la investigación llevada a cabo en relación a la posibilidad de desarrollar alternativas más adecuadas para el análisis de residuos de alimentos basados en la combinación de receptores selectivos y las nuevas micro/nanotecnologías. En particular, el objetivo final de esta tesis fue dirigido hacia el desarrollo de un dispositivo sensor multiplexado para detectar prácticas agrícolas inadecuadas y/o la contaminación de alimentos, principalmente la leche, por residuos de antibióticos. A este respecto, la producción de receptores selectivos con un amplio reconocimiento de las familias de antibióticos más importantes que se utilizan en el sector veterinario ha sido uno de los objetivos más importantes de este trabajo de investigación. Así, lo constata la investigación realizada en relación con el desarrollo de receptores sintéticos para antibióticos de sulfonamida (SA), polímeros de huella molecular (MIPs), y su evaluación como enfoque racional para otros contaminantes. Además, la producción de anticuerpos genéricos (o selectivos de clase) para SAs y antibióticos de tetraciclina (TC) también ha sido abordada mediante el diseño racional y síntesis de haptenos. La evaluación de las características de los anticuerpos producidos se ha logrado mediante el desarrollo de ELISAs (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay - ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas) en microplacas. Los resultados muestran que a pesar de que ha sido posible obtener anticuerpos selectivos de clase para las SA (hasta 11 congéneres pueden ser detectados), el enfoque adoptado para el caso de los anticuerpos TCs ofrece una alta selectividad frente a TC que poseen un grupo alquilo/alqueno en la posición 6 del anillo C, pero que carecen del grupo hidroxilo en esta posición. Los protocolos necesarios para aplicar estos procedimientos inmunoquímicos para el análisis de muestras de leche y el cabello han sido establecidos mostrando que fue posible la determinación de estos antibióticos en leche de acuerdo con la normativa de la CE. Para el caso del cabello, no existen regulaciones por el momento. Sin embargo, esta matriz tiene un gran valor en cuanto a su uso potencial para seguir tratamientos inadecuados a lo largo de la vida de los animales de granja. Los inmunoreactivos y procedimientos inmunoquímicos establecidos se han implementado en un dispositivo sensor óptico desarrollado por el Centre Suisse de Electrónica y Microelectrónica Inc. (CSEM, Neuchâtel - Suiza). Este dispositivo se basa en el principio de onda evanescente usando un diseño tecnológico particular basado en acopladores de rejilla de guía de ondas que es muy sensible a los cambios en el índice de refracción producida en la superficie del transductor. Además, el chip desarrollado por CSEM tiene 24 zonas de detección que permiten múltiples mediciones con el mismo transductor. Como consecuencia de esta colaboración ha sido posible desarrollar un dispositivo biosensor capaz de detectar residuos de SA en muestras de leche en el cumplimiento de la normativa CE. Investigaciones posteriores, han llevado al desarrollo de un dispositivo biosensor multiplexado que combina inmunoreactivos (antibióticos SAS y fluoroquinolonas (FQs)) producidos en el grupo de Receptores Moleculares Aplicados (AMRg) del CSIC, con bioreceptores (ß-lactámicos (BLs) y TCs) proporcionados por Unisensor SA (Lieja - Bélgica). Los resultados obtenidos fueron muy buenos. Alrededor de 34 antibióticos de cuatro familias diferentes de antibióticos pueden ser detectados en muestras de leche siguiendo todas las normativas de la CE con el dispositivo desarrollado. Anteriormente, se desarrolló un ELISA multianalito (en microplacas) mediante la combinación de los mismos bioreactivos para evaluar el sus características y establecer los procedimientos inmunoquímicos más adecuados. Los métodos inmunoquímicos desarrollados en esta tesis, incluyendo los inmunoensayos e inmunosensores, han sido evaluados en colaboración con el Centro de Investigación de Nestlé (NRC), en Lausana, en Suiza, con el fin de demostrar su rendimiento en las muestras de leche real.

Nanomaterials have structured components with at least one dimension of less than 100 nm. Their novel properties stem from their nanoscale dimensions and increased relative surface area, and they have a wide range of applications in several key fields, including medicine. In this thesis we focus on meso- and meso/macroporous silica materials and nanoparticle. We examine how the properties of nanomaterials are influenced by the experimental conditions used in their synthesis. We then explore the possibility of tailoring such properties by varying the parameters in the process of manufacture. To this end we prepared a range of materials, including mesoporous silica, meso/macroporous silica, silica porous spheres and silica nanoparticles and studied their properties. We also examined the micellar solutions and emulsions that are used in the synthesis of these materials, their micellar and droplet size, the phase behavior of the surfactant systems involved in the synthesis, the stability and rheological behavior of the emulsions and the scale up parameters for their preparation at different scales. The synthesis and characterization techniques include rheology, optical microscopy, nitrogen adsorption-desorption, X-ray scattering (SAXS and XRD), transmission and scattering electron microscopy (TEM and SEM), dynamic light scattering (DLS), zeta potential and thromboelastography, among others. In the first study we examined water-in-oil emulsions with a liquid crystal phase as continuous phase. These systems are stable and highly elastic. Their microstructure is discussed by fitting the data with several rheological models. These systems are also compared with water-in-oil emulsions with a micellar phase in the continuous phase, and as a function of surfactant concentration and volume fraction of dispersed phase. In the second study, the process variables that have a significant effect on the properties of the emulsions are identified, including stirring rate, dispersed phase addition flow rate, surfactant concentration and scale up. Droplet size and rheological properties are considered as response variables. Stirring rate is the parameter that most influences the emulsion properties, followed by surfactant concentration. Vessel size is also important. To study the scale up, emulsions were prepared at three scales with geometric similarity and we identified the parameters that must be kept constant to obtain the same emulsion in the three scales, i.e. emulsions with the same droplet size, viscosity, yield stress, viscoelastic parameters and stability. The scale invariants take into account the stirring rate (N) and the scale (D, impeller diameter). The third study focuses on the preparation of meso and meso/macroporous materials. Bimodal mesoporous materials with an ordered hexagonal structure and two interconnected networks are prepared from a mixture of two surfactants, one hydrogenated and the other fluorinated, through the cooperative templating mechanism, using tetramethyl orthosilicate as silica source. The synthesis of ordered mesoporous materials from a novel surfactant consisting of a modified block copolymer with amino-groups on the ends (Jeffamine) is also studied. In this case, the best ordering of the mesopores is obtained at low temperature. In both studies, the surfactant phase behavior, and the structural properties of both surfactants and materials are determined, and the experimental conditions (pH, temperature, agitation) are optimized. Macroporous materials are then prepared from the oil-in-water emulsions stabilized with modified Jeffamine and using decane as organic phase, through the emulsion templating mechanism. Finally, mesoporous silica spheres are prepared from highly concentrated water-in-oil emulsions. The last study focuses on the synthesis and applications of silica nanoparticles. The process variables that have a direct effect on the size are identified, like the silica source concentration and the pH. The growth mechanism of these particles is studied through turbidimetry and explained in terms of nuclei formation and aggregation of the hydrolyzed species. The clotting properties of the particles are analyzed, in order to use these particles as a scaffold for further functionalization and application in the control of internal hemorrhages. First, the particles are functionalized to reduce the clotting activity, in order to avoid the formation of unwanted clots. Amino-functionalization and PEGylation are analyzed in this case. Second, functionalization with polyphosphate chains is studied in order to enhance the clotting activity, not only in normal conditions, but also under coagulopathy and hypothermia. / Els nanomaterials són materials amb propietats morfològiques entre 1 i 100 nm en almenys una direcció. En aquesta tesi s'estudien els materials meso- i meso/macroporosos de sílice, que tenen porus en aquestes dimensions, i nanopartícules, la grandària de les quals es troba també en aquest rang. En una primera fase s'estudien els sistemes tensioactius, com les solucions micel·lars i les emulsions, que s'usen per a la síntesi d’aquests materials. El primer estudi consta de l’anàlisi de les emulsions formades amb cristall líquid a la fase contínua. La microestructura d'aquests sistemes s'estudia amb diversos models reològics. També es comparen amb sistemes amb fase micel·lar en la fase contínua i a diferents concentracions de tensioactiu i fase dispersa. En un segon estudi es determinen les variables de procés que tenen un efecte significatiu sobre les propietats de les emulsions. Com a variables de resposta s'usen la mida de gota i les propietats reològiques. També s'estudia l'escalat en la preparació de les emulsions altament concentrades i es determinen els invariants d’escala. El tercer estudi se centra en la preparació de materials meso i meso/macroporosos. Es sintetitza un material amb mesoporus bimodals i estructura hexagonal ordenada a partir d'una barreja de dos tensioactius, i la síntesi de materials mesoporosos ordenats a partir d'uns tensioactius amb grups amino. També es preparen materials amb macroporus a partir d'emulsions formades amb aquest tensioactiu i, en última instància, es preparen esferes mesoporoses de sílice a partir d'emulsions aigua-en-oli altament concentrades. L'últim estudi se centra en la síntesi de nanopartícules de sílice, en les variables de procés que tenen un efecte directe sobre la mida obtinguda, i en l'aplicació d'aquestes nanopartícules en la coagulació de la sang per controlar hemorràgies internes. S'estudien les propietats de coagulació i es funcionalitzen amb agents que acceleren o disminueixen aquesta activitat. Les tècniques de síntesi i caracterització inclouen reologia, microscòpia òptica, adsorció-desorció de nitrogen, dispersió de raigs X, microscòpia electrònica de transmissió i de rastreig (TEM i SEM) i potencial zeta, entre altres.

Este proyecto hace referencia a estimaciones, en espacios funcionales, que relacionan la norma de una función y la de sus derivadas. Concretamente, nuestro principal objetivo es estudiar las estimaciones clásicas de las inclusiones de Sobolev, probadas por Gagliardo y Nirenberg, para derivadas de orden superior y espacios más generales. En particular, estamos interesados en describir el dominio y el rango óptimos para estas inclusiones entre los espacios invariantes por reordenamiento (r.i.) y espacios de normas mixtas. / This thesis project concerns estimates, in function spaces, that relate the norm of a function and that of its derivatives. Speci.cally, our main purpose is to study the classical Sobolev-type inequalities due to Gagliardo and Nirenberg for higher order derivatives and more general spaces. In particular, we concentrate on seeking the optimal domains and the optimal ranges for these embeddings between rearrangement-invariant spaces (r.i.) and mixed norm spaces.