Transparent electrodes (TEs) are the essential elements of many optoelectronic devices such as solar cells, touch screens, organic LEDs, and LCDs. Consequently demand for TEs is growing very steeply and the market value presently stands at 8 billion USDs. The state-of-art indium tin oxide (ITO) has an excellent trade-off between optical transparency and electrical sheet resistance but suffers from several drawbacks, mainly the increasing cost due to indium shortage, and inadequate flexibility due to poor mechanical ductility. This thesis presents the development of a new class of TEs based on ultrathin metal films (UTMFs). The work started from understanding the fundamental aspects of UTMF growth and properties, and then focused on different UTMF based geometries, composition, and combination for potential applications in different optoelectronic applications. Single component ultrathin Ni and Cr films were shown to possess significantly high transparency in the ultraviolet (175–400 nm) and mid-infrared (2.5–25 μm) regions making them viable TE for devices such as UV photodiodes, and IR pyroelectric detectors. The natural oxidation process, which is a major concern for metal films, has been exploited to achieve stable metallic films by inducing a protective oxide layer. In another proposed novel design, incorporating an ad hoc conductive grid, the sheet resistance of UTMFs can be reduced by more than two orders of magnitude with negligible loss in transparency, which in turn eliminates the inverse trade-off relationship between optical transparency and electrical conductivity of continuous metal based TEs. A TE structure based on the ultrathin conductive Cu films with an application specific functionalized capping layer of Ti or Ni layer has been demonstrated. The properties of the TE can be tuned accordingly and show excellent stability against temperature, and oxidation. The suitability of Ag-Cu alloy films as TE as an alternative to ITO has been also investigated. The optical spectrum of such alloy films follows the average optical behavior of single component Cu and Ag layers, thus resulting in a much flatter optical response in the visible region. UTMFs combined with Al doped ZnO (AZO), which is possible ITO replacement, has also been demonstrated to show the possibility of hybridizing the two technologies. A bilayer Ag/AZO has been developed which can overcome the high reflection of metals and retain their good electrical behavior, while maintaining a minimum total film thickness. In another structure, UTMF capping layer were used to improve the stability of AZO. It was found that an ultrathin oxidized Ni capping layer with a thickness at percolation threshold greatly enhances the stability of AZO layer in harsh environment without affecting the electro-optical properties / Los electrodos transparentes (TEs) son elementos básicos de muchos dispositivos optoelectrónicos, tales como células solares, pantallas táctiles, LEDs orgánicos i LCDs. En consecuencia, la demanda de éstos TEs está creciendo paulatinamente y con un valor de mercado actual de 8 billones de dólares (USD). El estado del arte del óxido de estaño dopado con Indio (ITO) ofrece un excelente compromiso entre transparencia óptica y resistencia eléctrica de hoja pero también tiene inconvenientes, principalmente de precio debido a la escasez del Indio, así como de una inadecuada flexibilidad debida a una baja ductilidad mecánica. En esta tesis se presenta el desarrollo de una nueva clase de TEs basados en capas ultradelgadas de metales (UTMFs). El trabajo empieza des de la comprensión de los aspectos fundamentales relacionados con el crecimiento de los UTMF y sus propiedades, para luego focalizarse en diferentes geometrías, composición y combinaciones para diferentes aplicaciones potenciales en el campo de la optoelectrónica. Las capas ultradelgadas monocomponentes de Ni y de Cr han mostrado tener significativamente alta transparencia en el rango ultravioleta (175-380nm) y en el Infrarrojo mediano (2.5-25um), haciéndolos, por tanto, TE viables para dispositivos tales como fotodiodos de UV y detectores piroeléctricos del IR. El proceso natural de oxidación, el cual es un problema central para las capas metálicas, ha sido aprovechado para conseguir capas metálicas estables gracias a una capa protectora de óxido. En otro novedoso diseño, gracias a la incorporación ad hoc de una malla conductora, la resistencia eléctrica de hoja de los UTMFs puede ser disminuida hasta dos órdenes de magnitud y con una pérdida de transmisión despreciable, y por lo tanto, elimina el compromiso limitante entre transparencia óptica y conductividad eléctrica de los TE basados en capas metálicas continuas. Una estructura de los TEs, basada en una capa conductora ultradelgada de Cu, la cual puede ser funcionalizada para aplicaciones específicas con capas protectoras de Ti o Ni, ha sido demostrada. Las propiedades del TE pueden ser modificadas bajo control y muestran una excelente estabilidad a la temperatura y la oxidación. La idoneidad de la aleación Ag-Cu como capa alternativa al ITO para los TE ha sido también investigada. El espectro óptico de esta aleación sigue el comportamiento óptico medio de las capas monocomponentes de Ag y Cu, y por lo tanto se obtiene una respuesta óptica mucho mas plana en la región del espectro visible. Los UTMFs en combinación con ZnO dopado con Al (AZO), el cual es una opción factible como sustituto del ITO, ha demostrado la posibilidad de hibridar ambas tecnologías. Una bicapa de Ag/AZO ha sido desarrollada, la cual evita el problema de la alta reflexión de los metales y mantiene a su vez sus buenas propiedades eléctricas con un espesor total de capa mínimo. En otra estructura, la capa protectora de los UTMF ha sido utilizada para mejorar la estabilidad del AZO. Se ha visto que una capa protectora ultra-delgada y oxidada de Ni con un espesor igual a su límite de percolación, mejora notablemente la estabilidad de las capas de AZO, manteniendo sus propiedades electro-ópticas, incluso en condiciones severas

Cette these aborde diverses problematiques concernant les electrons fortement correles dans des systemes bidimensionnels (composes a frustration geometrique, phases a liens de valence resonants), decrits a l'aide de modeles de dimeres. Une partie de la these concerne des modeles classiques sur un reseau triangulaire anisotrope, presentant des phases critiques qu'on peut decrire a l'aide de theories conformes; en se basant sur ces theories, l'analyse numerique de ce modele par matrice de transfert a permis de caracteriser les conditions d'existence de la criticalite, et plus generalement le diagramme de phases du modele en fonction d'interactions a courte portee et de l'anisotropie du reseau.<br />Une autre partie de la these traite un systeme d'electrons sur un reseau pyrochlore bidimensionnel (ou damier) a remplissage commensurable, en interactions a courte portee. Dans une limite de fortes interactions les electrons subissent des contraintes qui se traduisent par un modele effectif de dimeres quantiques (se differentiant par rapport au modele dit de Rokhsar-Kivelson, motive par les etats a liens de valence resonants, par un degre de liberte supplementaire, de spin). Une etude par diagonalisation exacte, completee par une approche variationnelle et des arguments perturbatifs, a permis d'identifier une phase cristalline a singulets resonants; une extension de ce modele a une mobilite finie des electrons a ete consideree pour caracteriser la transition de cette phase isolante vers un etat metallique en fonction du rapport de la mobilite des electrons et de leurs interactions.

La Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) combinée avec la méthode de la Symétrie Brisée (BS) est aujourd'hui très utilisée dans le domaine du magnétisme moléculaire pour le calcul des constantes d'échange. Cette méthode (DFT-BS) reste cependant semi-quantitative et elle souffre de défauts déjà discutés dans la littérature. Dans le but de mieux en comprendre l'origine, nous avons réexaminé les contributions physiques qui participent au mécanisme d'échange. Nous proposons alors plusieurs formules analytiques construites suivant deux approches complémentaires (orbitales moléculaires et liaison de valence). Au cours de notre analyse, nous avons soulevé un problème inédit relatif à l'état de symétrie brisée tel que livré par le calcul DFT. Nos modèles seront appliqués au cas des dimères de cuivre(II) et nous verrons comment quantifier les différents paramètres afin de reconstruire les constantes d'échange. Qui plus est, notre travail permet d'établir une correspondance quantitative originale entre les deux approches pré-citées.

La societat modera presenta una creixent demanda d'energia, una quantitat significativa de la qual s'utilitza en il·luminació. El nitrur de Ga (GaN és un semiconductor de gap ample, base dels LEDs de llum blanca, que constitueixen una alternativa atractiva a les fonts de llum convencionals. Els LEDs presenten molts avantatges, tals com una llarga vida de funcionament, una mida compacta, resistència a la vibració, operació a baix voltatge, mínim cost de manteniment i un mínim impacte ambiental. L'estalvi gràcies a la substitució de les fonts de llum convencionals per LEDs seria de fins a un 20% en electricitat. Tot i que els LEDs d'alta eficiència ja estan disponibles comercialment, la seva eficiència encara requereix millores. El GaN, en la seva forma porosa, pot millorar l'extracció de la llum i l'eficiència quàntica interna d'aquests LEDs. El principal objectiu d'aquesta tesi es centra en la fabricació d'unions p-n de GaN totalment poroses per futures aplicacions en LEDs. Partícules i capes nanoporoses de GaN han estat sintetitzades per deposició química en fase vapor (CVD) a través de la reacció directa entre Ga i NH3, utitlizant diferents elements dopants tals com Mg i Si per generar els semiconductors requerits de tipus p i tipus n. L'avantatge de la nostra tècnica és que no es necessari fer cap tractament secundari després del creixement per generar la porositat. D'aquesta manera, s'han obtingut unions p-n poroses de GaN que mostres propietats prometedores per posibles aplicacions en LEDs basats en GaN d'alta brillantor i en sensors amb sensitivitat millorada. / La sociedad moderna presenta una creciente demanda de energía, una cantidad significativa de la cual se utiliza para iluminación. El nitruro de galio (GaN) es un semiconductor de gap ancho, base de los LEDs de luz blanca, que constituyen una alternativa atractiva a las fuentes convencionales de luz. Los LEDs presentan muchas ventajas tales como una larga vida de funcionamiento, un tamaño compacto, resistencia a la vibración, operación a bajo voltaje, mínimo coste de mantenimiento y un mínimo impacto ambiental. El ahorro gracias a la sustitución de las fuentes de luz convencionales por LEDs sería de hasta un 20% en electricidad. Los LEDs de alta eficiencia ya están disponibles comercialmente. Sin embargo, todavía requiere mejoras. El GaN, en su forma porosa, puede mejorar la extracción de la luz y la eficiencia cuántica interna de estos LEDs. El objetivo principal de esta tesis se centra en la fabricación de uniones p-n de GaN totalmente porosas para futuras aplicaciones en LEDs. Partículas y capas nanoporosas de GaN han sido sintetizadas por deposición química en fase vapor (CVD) a través de la reacción directa entre Ga y NH3, usando diferentes elementos dopantes tales como Mg y Si para generar los semiconductores requeridos de tipo p y tipo n. La ventaja de nuestra técnica es que no es necesario hacer ningún tratamiento secundario después del crecimiento para generar la porosidad. De esta manera, se obtuvieron uniones p-n porosas de GaN que muestran propiedades prometedoras para las posibles aplicaciones en LEDs basados en GaN de alto brillo y en sensores con sensitividad mejorada. / Modern society is experiencing a constantly increasing demand for energy. A significative amount of the energy consumed is used for lighting purposes. Gallium nitride (GaN) is a wide band gap semiconductor with important applications in white-light LEDs, which are an attractive alternative to conventional light sources with many benefits that include long operating life, compact size, vibration resistance, low-voltage operation, minimal maintenance cost and minimal environmental impact. The savings of replacing conventional light sources by LEDs would represent a reduction of around 20% in the total electricity consumed. High-efficiency and high power LEDs are now commercially available. However, the overall efficiency requires further improvement. GaN, in its porous form, is expected to enhance the light extraction and internal quantum efficiencies of these LEDs. The main objective of this thesis is focused on fabrication of fully porous p-n junctions for future LED applications. Nanoporous GaN particles and epitaxial layers were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) through the direct reaction between Ga and NH3, using different doping elements such as Mg and Si to generate the p- and n-type required semiconductors. The advantage of our technique is that it does not require any secondary treatment after growth to generate the pores. In this way, porous GaN p-n junctions were obtained showing promising properties for potential application in high brightness GaN-based light emitting diodes and sensor devices with improved sensitivity.

En el treball descrit en aquesta Memòria s'han preparat, caracteritzat estructuralment i estudiat des d'un punt de vista magnètic diferents sistemes de base molecular mixtos d'ions del bloc f i d emprant en tots els casos Ln(NO3)3·xH2O, on Ln3+ = qualsevol ió lantànid en estat d'oxidació +3, K3[M(CN)6], on M3+ = Fe, Co, Cr, com a reactius de partida mesclats en dissolució aquosa. L'addició, en cada cas, de diferents lligands bloquejants com ara la N,N'-dimetilformamida o la 2,2'-bipiridina, així com la pròpia naturalesa dels ions Ln3+ i M3+, ha donat lloc a sistemes de diferent nuclearitat i/o dimensionalitat: sistemes dinuclears, trinuclears i monodimensionals sempre amb lligand pont cianur.Tenint en compte que fins a l'actualitat no existeix cap model que inclogui simultàniament l'efecte de l'acoblament espín-òrbita, l'efecte de la simetria del camp cristal·lí i l'intercanvi magnètic descrit pel tensor anisòtrop J, l'estudi de la interacció magnètica existent entre cadascun dels ions Ln3+ i l'ió Fe3+ en tot aquest conjunt de diferents compostos s'ha pogut estudiar mitjançant l'aplicació d'una aproximació qualitativa que permet desxifrar la naturalesa de la interacció encara que no la seva magnitud. L'aplicació del mètode ha permès estudiar l'evolució de la interacció magnètica al llarg de la sèrie d'ions lantànid(III) combinats amb l'ió ferro(III) i observar-ne la seva dependència respecte de factors externs a la naturalesa de l'ió Ln3+, al contrari del que O.Kahn et al. proposaren al 1993 en afirmar que la interacció d'un ió Ln3+ amb l'ió Cu2+ depenia única i exclusivament del mode d'acoblament entre el moment angular d'espín i l'orbital d'un mateix ió Ln3+.La presència d'acoblament espín-òrbita en la majoria d'ions Ln3+ provoca un allunyament significatiu del valor del factor g d'aquests ions respecte del valor del factor g corresponent a l'electró lliure (2,0023). A més, la presència d'entorns cristal·lins sovint de baixa simetria provoquen una anisotropia magnètica en aquests compostos fàcilment observable a baixa temperatura, on els valors de &#61539;M no segueixen la llei de Curie. L'anisotropia magnètica dels sistemes més simples (compostos dinuclears LaFe, CeCo i CeFe) va ser estudiada mitjançant mesures magnètiques de monocristall i de ressonància paramagnètica electrònica de monocristall (rpe). Tant una tècnica com l'altra van permetre confirmar la presència d'acoblament magnètic entre els ions Ce3+ i Fe3+ en el compost dinuclear CeFe, corroborant el que ja apuntava l'aplicació del mètode qualitatiu anterior per a aquest sistema. A més les magnituds i direccions de les tres components dels tenors g per als ions Ce3+ i Fe3+ van ser determinades independentment mitjançant els espectres de rpe de monocristall dels compostos dinuclears CeCo i LaFe respectivament.La utilització de Gd3+ com a ió Ln3+ i de [Cr(CN)6]3- enlloc de [Fe(CN)6]3- en la síntesi de nous compostos mixtos 3d-4f ha simplificat molt l'estudi magnètic d'aquest tipus de sistemes ja que l'ió Gd3+ no presenta acoblament espín-òrbita, al contrari de la resta d'ions Ln3+ paramagnètics, i l'ió Cr3+ és especialment isòtrop. Això ha permès ajustar les dades magnètiques d'aquests compostos mitjançant l'ús d'un Hamiltonià d'espín isòtrop obtenint valors de la constant isòtropa d'intercanvi magnètic iguals o inferioirs a 1 cm-1, valors previsibles tenint en compte les característiques dels sistemes 3d-4f.Finalment l'intent de sintetitzar compostos mixtos d-f d'elevada nuclearitat ha donat lloc a un sistema amb estructura tipus clúster amb un ió Ce4+ diamagnètic central, amb un paper fonamental com a ió plantilla, envoltat de vuit ions Mn3+ als quals s'uneix mitjançant múltiples lligands pont oxo. Els ions Mn3+, units mitjançant lligands pont carboxilat, mostren una interacció ferromagnètica entre ells. Paral·lelament s'obtingueren dos compostos triangulars amb tres ions Cr3+ i amb un lligand pont oxo central cadascun: el primer completament simètric mentre que el segon presenta una distorsió que dóna lloc a un triangle de simetria isòsceles. La geometria dels compostos en determina les propietats magnètiques i per aquest motiu només pot observar-se el fenomen de frustració d'espín en el primer dels dos compostos. / Different kinds of mixed "d"-"f" molecular compounds with cyanide bridges have been obtained, structurally characterized and magnetically studied in this work. Depending on the nature of the blocking ligand added in the reaction media, and on the nature of the lanthanide(III) ion and the transition ion as well, dinuclear, trinuclear or monodimensional compounds were formed.Up to now there is no suitable model that includes the spin-orbit coupling, the crystal field effect and the anisotropic magnetic superexchange between d and f paramagnetic ions. For this reason a qualitative approach was used in order to guess which is the nature of the magnetic interaction between each of the Ln3+ ions and the Fe3+ ion in these compounds, even if we cannot measure its magnitude.The low symmetry crystal environment of most of the lanthanide(III) ions gives rise to a high magnetic anisotropy at low temperature. The anisotropy of the simplest dinuclear systems presented in this work (LaFe, CeCo and CeFe) has been studied by single crystal magnetic measurements and single crystal epr spectra. The magnitudes and directions of the three components of the g tensors for the Ce3+ and Fe3+ ions have been independently determined using the single crystal epr spectra of the CeCo and LaFe compounds respectively.The use of Gd3+ as the Ln3+ ion and the substitution of the [Fe(CN)6]3- by [Cr(CN)6]3- in the synthesis of new compounds has simplified the magnetic study of these systems since Gd3+ has no spin-orbit coupling and Cr3+ is a very isotropic ion. We fitted the magnetic data for two of these compounds using an isotropic spin Hamiltonian and we obtained values for the magnetic exchange constant (J) between 0.5 and 1 cm-1, the expected values for this kind of systems.Finally our attempt to synthesize new mixed d-f high-nuclearity compounds gave rise to a cluster-like structure compound with one diamagnetic Ce4+ ion, showing a template role, sorrounded by eight Mn3+ ions ferromagnetically coupled between them. Two chromium(III) triangular systems have been also obtained, which show presence or lack of spin frustration depending on the symmetry of the molecule in each case.

La presència d'acoblament espín-òrbita en els ions lantànids genera anisotropia magnètica que pot donar lloc a propietats magnètiques interessants, així doncs l'objectiu principal d'aquest treball és la síntesi, caracterització i estudi magnètic de compostos heterometàl·lics d-f. S'han preparat i caracteritzat mitjançant DRX de monocristall 28 nous compostos mixtes d-f amb [Cr(CN)6]3- i 2,2'-bipiridina o N,N'-dimetilformamida com a lligands bloquejants de l'ió lantànid(III). Per la majoria d'ells s'ha realitzat l'estudi magnètic què revela que dos d'ells presenten ordre magnètic a baixes temperatures. En dos compostos s'ha utilitzat un mètode teòric/experimental mitjançant RPE per tal d'avaluar l'anisotropia de la interacció magnètica entre els dos ions metàl·lics. Seguint en la línia de la síntesi de complexes mixtes d-f, s'han obtingut i caracteritzat 3 compostos heterometàl·lics amb lligands aminoàcids; per poder dur a terme els corresponents estudis magnètics es va sintetitzar un compost homometàl·lic de l'ió lantànid(III). D'altra banda, durant aquest procés de síntesi es van obtenir 7 compostos homometàl·lics de coure(II) dels quals s'ha determinat l'estructura cristal·lina mitjançant DRX de monocristall. L'anàlisi de les dades magnètiques revela que tots ells, excepte un, presenten interacció ferromagnètica. Finalment per completar aquesta línia d'investigació es va realitzar una estada doctoral al grup d'investigació del Professor Spyros P.Perlepes a Patras (Grècia). Es va dur a terme la síntesi de 7 compostos mixtes d-f amb lligands piridiloxima degut a l'escassetat de complexes heterometàl·lics d-f amb aquests tipus de lligands i a l'àmplia experiència del grup amb aquests lligands. Per tal de realitzar l'estudi magnètic d'aquests compostos és necessària la preparació i obtenció de complexes anàlegs; la seva síntesi i la caracterització estructural i magnètica constitueixen part del futur treball per dur a terme. / The existence in the lanthanide ions of spin-orbit coupling produces high magnetic anisotropy that can give rise to interesting magnetic properties, thus the main goal of this work is the synthesis, characterization and magnetic study of heterometallic d-f compounds. Twenty eight new mixed d-f compounds with [Cr(CN)6]3- and 2,2'- bipyridine or N,N'-dimethylformamide as Ln3+ blocking ligands were synthesized and structurally characterized by single-crystal X-ray diffraction. Magnetic study have been carried out for most of them, which reveals that two of them exhibit magnetic order at low temperatures. Using an experimental and theoretical procedure by means of EPR simulations, the magnetic interaction anisotropy of two compounds was evaluated. Following in the research line of synthesis and study of mixed 3d-4f compounds, three heterometallic complexes with amino acid ligands were obtained and characterized. In order to perform the corresponding magnetic studies an homometallic Ln(III) compound was synthesized. During this synthetic procedure seven Cu(II) homometallic complexes were obtained, of which their crystal structure was solved by single-crystal X-ray diffraction. Their magnetic studies reveal that all of them, except one, present ferromagnetic interaction. Finally, with the aim to complete this research line a stage was carried out in the research group of Professor Spyros P.Perlepes in Greece. Seven mixed 3d-4f compounds with pyridyl oxime ligands were synthesized due to the lack of heterometallic d-f complexes with this kind of ligands. In order to perform the magnetic study of these compounds, the synthesis and structural and magnetic characterization represent part of the future work.

El objeto de estudio de esta tesis es la dinámica intragranular de vórtices a bajas temperaturas en distintas muestras pertenecientes esencialmente a las familias de superconductores de alta temperatura crítica (SCAT) con dos planos de talio y con un plano de mercurio (con sustitución parcial por talio) por celda estructural: Tl(2)Ba(2)Cu(3)O(10-6) policristalino prensado [Tl-2223(p)] y en forma de capa fina [Tl-2223(f)], Tl(2)Ba(2)CaCu(2)O(8-6) policristalino en polvo (Tl-2212) y Hg(0.8)Tl(0.2)Ba(2)Ca(2)Cu(3)O(8-6) policristalino prensado [(Hg, Tl)-1223]. A título comparativo, se introducen resultados obtenidos en un par de muestras basadas respectivamente en bismuto, con un dopaje de plomo, y en itrio: Bi(17)Pb(0.3)Sr(2)CaCu(2)O(8+x) monocristalino [(Bi,Pb)-2212] e YBa(2)Cu(3)O(8-6) policristalino prensado (Y-123). Tras la descripción del proceso de preparación y caracterización de cada una de las muestras, la investigación se centra en la medida de la evolución temporal de la imanación (lo que se conoce con el nombre de relajación magnética) y en el estudio de las dependencias con la temperatura y el campo magnético del ritmo de relajación normalizado según diversos criterios. En una de las muestras policristalinas, Tl-2223(p), la aplicación de campos magnéticos menores que el campo critico inferior intragranular permite el estudio de la dinámica intergranular de vórtices.Las medidas de relajación realizadas con distintas intensidades de campo magnético para una temperatura fijada son ajustadas con similar precisión a las leyes logarítmica y potencial, lo que es una evidencia de que el proceso temporal evolutivo de la imanación de todas las muestras se encuentra en sus primeros estadios, esto es, en el rango de tiempos moderados. A partir de estas medidas se estudia .la dependencia con el campo magnético aplicado, H(a)' del ritmo de relajación cuántico normalizado según diversos criterios: R(H(a)). Para cada muestra, el criterio de normalización influye únicamente en el valor numérico del ritmo de relajación pero no en el comportamiento general de la dependencia R(H(a)), lo que sugiere la escasa importancia que desde el punto de vista teórico tiene la elección de un determinado criterio. El estudio de esta dependencia en cinco de las muestras [no se ha realizado en (Bi,Pb)-2212] pone de manifiesto la existencia en tres de ellas [Tl-2223(p), Tl-2223(f), (Hg,TI)-1223] de una transición en la dimensionalidad del proceso cuántico de relajación, pasando del movimiento de líneas de flujo 3D al movimiento de vórtices 2D a medida que aumenta la intensidad del campo magnético. La determinación experimental del campo para el que tiene lugar la transición en las tres muestras mencionadas, el campo de transición dimensional, permite la posterior estimación del valor del parámetro de anisotropía correspondiente a la temperatura de medida. La discordancia entre nuestros valores y los hallados en la bibliografía ponen de manifiesto la importancia del método de medida y de la forma y geometría de la muestra. Los valores obtenidos en Tl-2223(p) y (Hg,Tl)-1223 son muy parecidos entre sí e inferiores al valor correspondiente a TI-2223(f). En el caso de la fase Tl-2223, esto indica la influencia decisiva que la forma y geometría de la muestra tienen sobre el grado de anisotropía de la misma. La insuficiencia de datos experimentales imposibilita la detección del régimen 3D en Tl-2212 y del régimen 2D en Y-123 y. por consiguiente, la determinación de los parámetros de anisotropía correspondientes.La dependencia creciente con el campo magnético del ritmo de relajación normalizado en el régimen 3D continúa la predicción teórica del mismo tipo de dependencia para el parámetro de anisotropía en SCAT. Los valores experimentales del ritmo de relajación normalizado en el régimen cuántico 2D concuerdan bastante bien, cualitativa y cuantitativamente, con las estimaciones realizadas en el marco de los modelos teóricos de dinámica cuántica de vórtices en los límites altamente disipativo (teoría CCC) y no disipativo (efecto túnel Hall), a pesar del uso de valores muy aproximados para los parámetros involucrados en las mismas. Estos modelos permiten además interpretar la observación experimental de la dependencia decreciente con la distancia interlaminar del ritmo de relajación normalizado en el régimen 2D.El estudio de la dependencia técnica del ritmo de relajación normalizado, R(T) revela la presencia en casi todas las muestras investigadas, y para casi todos las intensidades de campo magnético aplicadas, de una transición en el mecanismo responsable del movimiento de vórtices a bajas temperaturas, pasando, a medida que desciende la temperatura. del salto de las barreras de energía por activación técnica al efecto túnel cuántico a través de las mismas. Las excepciones son (Hg,TI)-1223 con un campo magnético de 10 kOe, donde sólo se observa el régimen técnico sin asomo alguno de régimen cuántico, y (Bi,Pb)-2212 con un campo magnético de 100 Oe. donde el régimen cuántico empieza a sugerirse por debajo de la mínima temperatura de medida. En ambos casos es necesaria la extensión del estudio a este rango de temperaturas si se quiere detectar el movimiento cuántico de vórtices.En algunas de las muestras investigadas [Tl-2223(p), Tl-2223(t) con 500 De y (Bi,Pb)-2212] la transición del régimen técnico al cuántico tiene lugar de manera progresiva, lo que indica que el ritmo de relajación cuántico a temperaturas finitas está asistido térmicamente. Para el resto de muestras o intensidades de campo magnético [Tl-2212, Tl-2223(f) con 50 De y (Hg,Tl)-1223 con 3 kOe], la transición tiene lugar de manera brusca, indicando la ausencia de dicha asistencia. No hemos podido hallar una razón por la que una muestra presente un tipo u otro de transición según la intensidad de campo magnético. En los casos de transición gradual, las curvas experimentales han sido ajustadas a dos leyes que caracterizan sendos límites disipativos (altamente disipativo y no disipativo) del sistema. A pesar de ser matemáticamente muy buenos, los ajustes se ven desplazados hacia temperaturas mayores que las teóricamente predichas y razonablemente esperadas, debido a la insuficiencia de datos experimentales en el régimen cuántico. La similitud de los ajustes, de los valores de la temperatura de transición del régimen estrictamente térmico al régimen cuántico asistido térmicamente y de las estimaciones del ritmo de relajación normalizado obtenidos en cada una de las muestras, impiden extraer una conclusión sobre el grado de disipación y comprobar si las muestras investigadas se encuentran en el límite no disipativo predicho teóricamente.En todas las muestras el proceso dinámico es 3D, con la posible excepción de Tl-2212, donde muy probablemente sea 2D. Los valores experimentales del ritmo de relajación normalizado en el régimen cuántico concuerdan cualitativamente con las estimaciones realizadas en el marco de los modelos teóricos para la dinámica cuántica de vórtices en los dos límites disipativos. Sin embargo, en ninguna de las muestras, con la excepción de Tl-2212, la concordancia es también cuantitativa. Esto es interpretado como una consecuencia de la dependencia con el campo magnético del parámetro de anisotropía en el régimen 3D. Esta dependencia es distinta para cada una de las muestras, lo que imposibilita la comparación razonable de los correspondientes valores experimentales del ritmo de relajación cuántico.Por último, la dinámica de vórtices intergranulares es estudiada en TI-2223(p) con la aplicación de un campo magnético de 50 Oe. Las líneas generales del proceso evolutivo son muy parecidas a las correspondientes a la dinámica de vórtices intragranulares, pero ambas dinámicas difieren en los valores experimentales de los parámetros característicos: los valores del ritmo de relajación normalizado en los regímenes cuántico y térmico y de la temperatura de transición en el caso intergranular son menores y mayor respectivamente que en el caso intragranular, lo que es interpretado como una consecuencia del mayor tamaño de los vórtices y la mayor altura de las barreras de energía intergranulares. / The goal of this work is the study of quantum vortex motion at low temperatures in different samples which essentially belong to the families of high-temperature superconductors (HTSC's) with two thallium oxide and one mercury oxide layer per crystalline cell: sintered polycrystalline and epitaxial thin-films of TI(2)Ba(2)Ca(2)Cu(3)O(10-6) [TI-2223(p) and Tl-2223(f), respectively], powdered TI(2)Ba(2)Ca(2)Cu(3)O(8-6) (TI-2212), and sintered polycrystalline Hg(0.8)Tl(0.2)Ba(2)Ca(2)Cu(3)O(8+6)[(Hg,TI)-1223]. In order to compare, we introduce a couple of samples respectively based on bismuth (with a small lead doping) and ytrium: monocrystalline Bi(1.7)Pb(0.3)Sr(2)CaCu(2)O(g+x) [(Bi,Pb)-2212] and sintered polycrystalline YBa(2)Cu(2)O(7-6) (Y-123). After the description 01' the process of preparation and characterization of each sample, the investigation is confined to the measurement of the time evolution of magnetization (what is known as magnetic relaxation) and the study of the temperature and magnetic field dependence of the normalized relaxation rate.Among the results, we would like to remark the following innovative points:- As magnetic field increases, a transition in the dimensionality of the quantum relaxation process, from the motion of 3D flux lines to 2D pancake vortices, has been detected in the magnetic field dependence of the normalized relaxation rate. The determination of the dimensional crossover field allows to estimate the anisotropy parameter of each sample.- Quantum vortex motion of 2D pancake vortices has been detected by means of the study of the thermal dependence of the normalized relaxation rate in the Tl-2212 sample.- Quantum vortex motion of íntergranular vortices has been observed in Tl-2223(P).

Le contrôle de l'organisation spatiotemporelle des biomolécules à l'intérieur des cellules vivantes est fondamental pour déchiffrer les mécanismes qui règlent les voies de signalisation cellulaire et leur régulation. Dans ce projet de thèse nous présentons une nouvelle méthode pour induire une perturbation très spécifique et locale des voies de signalisation à l'intérieur des cellules vivantes: la magnétogénétique. Elle est basée sur l'utilisation de nanoparticules magnétiques biofonctionnalisée, pour induire et maintenir des gradients de protéines à l'intérieur des cellules vivantes.Nous avons modifié la taille et la surface de deux différentes types de particules, les nanoparticules superparamagnétiques synthétiques avec couche de silice et les nanoparticules basées sur la protéine GFP-ferritine, afin d'assurer une mobilité libre dans le cytosol. Ces nanoparticules peuvent être localisées rapidement dans les cellules vivantes grâce à leur diffusion biaisée par des forces magnétiques faibles, dans l'ordre du fN. En combinaison avec une fonctionnalisation de surface spécifique pour la capture des protéines d'intérêt ainsi que un chargement efficace des nanoparticules dans le cytoplasme, nous présentons une technologie capable de contrôler des gradients de protéines intracellulaires avec une résolution spatiale du micromètre et une résolution temporelle de quelques dizaines de secondes.Dans ce travail nous avons montré la possibilité de contrôler avec précision la perturbation des voies de signalisation associées aux petites protéines Rho GTPases et nous avons quantifié la propagation du signal en termes de recrutement des effecteurs et des changement morphologiques. / Controlling the spatio-temporal organization of biomolecules inside living cells is a major rerequisite for deciphering mechanisms governing cell signaling and its regulation. In this thesis project, a new method to induce a highly specific and local perturbation of signaling pathways inside living cells is presented: magnetogenetics. It is based on the use of biofunctionalized magnetic nanoparticles, to induce and maintain protein gradients inside living cells. We tailored the size and surface properties of both synthetic silica core shell nanoparticles and superparamagnetic GFP-ferritin-based nanoparticles in order to ensure unhindered mobility in the cytosol. These nanoparticles can be rapidly localized in living cells by exploiting biased diffusion at weak magnetic forces in the fN range. In combination with nanoparticles' surface functionalization for specific in situ capturing of target proteins as well as efficient delivery into the cytosplasm, this work presents a novel technology for controlling intracellular protein gradients with a spatial resolution of micrometers and a temporal resolution of a few tens of seconds. In this work we showed the possibility to precisely control the perturbation of the signaling pathways associated to the small Rho GTPases proteins with relative quantification on signal propagation in terms of effector recruitment and morphological changes.

En aquesta tesis s’estudia l’aplicació de la tècnica Extremum Seeking Control per extreure la màxima potència de generadors fotovoltaics. Es realitza una anàlisi detallada d’aquesta tècnica per tal d’ajustar els paràmetres de l’algoritme i aconseguir així les prestacions desitjades. Per a millorar aquestes prestacions de l’algoritme de la dependència de la curvatura de la característica V-P del panel. El segon vol millorar les prestacions mitjançant la sincronització de senyals amb l’addició d’una unitat de processament de fase. Finalment, es limiten els transitoris dels elements dinàmics del generador fotovoltaic mitjançant un saturador que aportem al llaç de control. Amb totes aquestes millores i el correcte ajustament dels paràmetres de control es poden assolir temps d’establiment de l’ordre de milisegons i rendiments del control per sobre del 99.5%. / En esta tesis se estudia la aplicación de la técnica Extremum Seeking Control para extraer la máxima potencia de generadores fotovoltaicos. Se realiza un análisis detallado de esta técnica con el fin de ajustar los parámetros del algoritmo para conseguir las prestaciones deseadas. Para mejorar estas prestaciones se implementa la adición de diferentes bloques al algoritmo ESC. El primero de ellos se trata de un estimador del hessiano que permite desvincular las prestaciones del algoritmo de la dependencia de la curvatura de la característica V-P del panel. El segundo pretende mejorar las prestaciones mediante la sincronización de señales con la adición de una unidad de procesamiento de fase. Finalmente, se limitan los transitorios de los elementos dinámicos del generador fotovoltaico mediante un saturador que aportamos al lazo de control. Con todas estas mejoras y el correcto ajuste de los parámetros de control se puede alcanzar tiempos de establecimiento de la orden de milisegundos y rendimientos del control por encima del 99.5%. / n this thesis the application of the Extremum Seeking Control technique is studied to extract the maximum power of photovoltaic generators. A detailed analysis of this technique is carried out in order to adjust the algorithm parameters to achieve desired performances. To improve these benefits different blocks are added to ESC algorithm. The first one is an estimate of the Hessian that allows decoupling algorithm performances dependence on the curvature of the V-P characteristic of the panel. The second one aims to improve the performances by synchronizing signals with the addition of a phase processing unit. Finally, transients dynamic elements of the PV array are limited by a saturator added to the control loop. With all these improvements and the correct setting of the control parameters can be setup times achieving the order of milliseconds and returns control over 99.5%.

Les fonctions magnétiques sont aujourd'hui omniprésentes dans les systèmes Lab-on-Chip. Une découverte surprenante est que tandis que la recherche Lab-on-Chip se concentre sur la miniaturisation, les fonctions magnétiques sur puce sont généralement assurées par des aimants centimétriques. Comparés à ces aimants centimétriques, les champs générés par les micro-aimants bénéficient de lois d'échelle conduisant à des gradients de champ considérablement amplifiés et donc à des forces magnétiques proportionnellement accrues. Le but de cette thèse était de démontrer le potentiel des Lab-on-Chips à base de micro-aimants. Les micro-aimants haute performance ont été intégrés avec succès dans les matériaux Lab-on-Chip les plus pertinents, y compris le polymère, le silicium et le papier. Nous avons étudié des fonctions sur puce basées sur l'interaction de structures mécaniques et de micro-aimants actionnés par des gradients magnétiques, des forces et des couples. Enfin, nous avons simulé, fabriqué et testé une variété de nouvelles puces couvrant un large champ d'applications telles que les études cellulaires-mécaniques, la magnétophorèse, la manipulation de fluides sur puce et le diagnostic auprès du patient. Nous concluons que les micro-aimants intégrés présentent un grand potentiel pour les applications de laboratoire sur puce et devraient être plus largement exploités. / Magnetic functions are nowadays ubiquitous in Lab-on-Chip systems. A surprising finding is that while Lab-on-Chip research focalizes on miniaturization, on-chip magnetic functions are usually driven by centimetric magnets. Compared to those centimetric magnets, fields generated by micro-magnets benefit from scaling laws leading to dramatically increased field gradients and thus proportionally improved magnetic forces. The aim of this thesis was to demonstrate the potential of micro-magnet based Lab-on-Chips. High-performance micro-magnets were successfully integrated in the most relevant Lab-on-Chip materials including polymer, silicon and paper. We studied on-chip functions based on the interaction of mechanic structures and micro-magnets actuated by magnetic gradients, forces and torque. Finally, we simulated, fabricated and tested a variety of new chips covering a large field of applications such as cell-mechanics studies, magnetophoresis, on-chip fluid handling and Point-of-Care diagnostics. We conclude that integrated micro-magnets show great potential for lab-on-chip applications and should be more widely exploited.