Los esfingolípidos de las células germinales y espermatozoides de mamífero son inusuales por contener una alta proporción de ácidos grasos poliinsaturados de muy larga cadena (VLCPUFA). En las gametas de rata, la esfingomielina (SM) y la ceramida (Cer) contienen especies con ácidos tetraenoicos y pentaenoicos de la serie n-6 de hasta 32 carbonos, en versiones no hidroxiladas (n-V) y 2-hidroxiladas (h-V). Estudios previos habían mostrado que las SM con VLCPUFA se forman en las células espermatogénicas, que la relación entre h-V SM y n-V SM aumenta con la diferenciación celular, y que ambas terminan localizadas específicamente en las cabezas espermáticas. Posteriormente se vio que estas SM disminuyen a medida que aumentan las Cer en las gametas de rata durante reacciones que ocurren en etapas claves de la fertilización, en especial durante la reacción acrosomal. El objetivo de este trabajo fue contribuir al conocimiento de las propiedades biofísicas de estos inusuales esfingolípidos y a determinar cómo estas propiedades cambian como resultado de dichos eventos bioquímicos. Nuestro primer desafío fue obtener estas relativamente minoritarias especies moleculares en suficiente cantidad y aceptable pureza. Para ello tomamos ventaja de su estructura química. Así, fracciones conteniendo especies de n-V SM y h-V SM se separaron de las mayoritarias SM saturadas y monoenoicas teniendo en cuenta el alto número de dobles ligaduras de sus ácidos grasos. Luego, de la primera fracción se obtuvieron especies de SM con n-28:4, n-30:5 y n-32:5, y de la segunda especies con h-28:4, h-30:5 y h-32:5, aprovechando las diferencias de hidrofobicidad entre estos ácidos grasos. Estas fracciones y especies se incluyeron en sistemas modelo de bicapa y monocapa, y se estudiaron aplicando metodologías e instrumentación previamente validadas para especies de SM con 16:0, 18:1, o 24:1. Un enfoque similar se aplicó para estudiar las especies de las fracciones n-V Cer y h-V Cer. Al estudiarlas por espectroscopía de fluorescencia, tanto la polarización generalizada (GP) del Laurdan como la anisotropía de fluorescencia (r) del DPH mostraron que la mayoría de las n-V SM y h-V SM compartieron la característica de tener temperaturas de transición (Tt) muy bajas, por debajo de 5 °C, salvo n-32:5 SM y h-32:5 SM, cuyas Tt fueron cercanas a los 22 °C. El aumento en la Tt que podría esperarse debido al inusual largo de la cadena acílica, es pues contrarrestado por la presencia de varias dobles ligaduras en estos ácidos grasos. Estos estudios indicaron que las cadenas acilicas de estas especies se encuentran en un estado desordenado a temperatura fisiológica. Las h-V SM exhibieron mayores valores de GP y de r que las correspondientes especies n-V SM, indicando que el grupo hidroxilo en las primeras tiende a promover las interacciones intermoleculares, probablemente a través de la formación de uniones tipo puente hidrógeno. Las interacciones entre las SM con VLCPUFA y otros lípidos se investigaron empleando sistemas modelo multicomponente en forma de bicapa. En bicapas formadas por dimiristoíl-PC y estas SM, se concluyó que éstas últimas jugarían el rol de lípidos “fluidificantes”, en discrepancia con la noción generalmente aceptada de que en las membranas celulares las SM son las que restringen la movilidad de otros lípidos. En sistemas conteniendo dioleoil-PC, colesterol y n-V o h-V SM, ninguna de éstas tendió a segregarse en dominios condensados enriquecidos en SM/colesterol a temperatura ambiente, tal como sí lo hizo claramente la 16:0 SM. Las dos estrategias experimentales sugirieron que a temperatura fisiológica y en membranas naturales donde las SM con VLCPUFA coexisten con otros lípidos, como es el caso de la membrana plasmática de la cabeza espermática, estas especies no se concentrarían en áreas de la membrana ricas en colesterol, sino en áreas ricas en glicerofolípidos poliinsaturados, esto es, en dominios más “desordenados” de la membrana. Una valiosa información acerca de las propiedades de superficie de las SM en estudio se obtuvo de los experimentos realizados en monocapas de Langmuir. Analizando los valores de la presión de superficie (π) y el potencial de superficie (ΔV), así como los datos de la microscopía de ángulo de Brewster (BAM) en función de la compresión aplicada, se caracterizaron las interacciones intermoleculares durante el empaquetamiento de los lípidos y los cambios termodinámicos implicados en ellas. Las SM con VLCPUFA formaron films con un espesor considerablemente menor al esperado, encontrándose en un régimen líquido-expandido (LE) con una alta libertad conformacional. Sus valores de área molecular media (MMA) fueron llamativamente grandes con respecto a la de las SM conocidas, lo cual indica que un mismo número de moléculas ocupa un área significativamente mayor en la membrana. Las h-V SM mostraron menores MMA que las equivalentes n-V SM, confirmando que el grupo hidroxilo en las primeras favorece las interacciones intermoleculares, permitiendo así un mayor grado de empaquetamiento durante el proceso de compresión, lo que explica que ocupen una menor área en el plano de la membrana. Cuando se obtuvieron las isotermas a 7 °C de las seis especies de SM en estudio, sólo n-32:5 SM y h-32:5 SM mostraron transiciones de fase LE → LC (líquido condensado) de primer orden, otro hallazgo consistente con el comportamiento previamente observado en bicapa. Las seis especies moleculares mayoritarias de Cer con VLCPUFA también fueron separadas y estudiadas en monocapas de Langmuir. Las isotermas de compresión presentaron una transición de fase LE  LC de primer orden a temperatura ambiente, con segregación de dominios durante esta transición que pudo ser seguida mediante BAM. En ambos estados de fase, todas ellas mostraron valores mucho más altos de MMA y ΔV que las especies conocidas usadas como referencia. El empaquetamiento molecular y el grado de ordenamiento de las cadenas fue relativamente menor para las n-V Cer que para las h-V Cer. Estas últimas formaron membranas de mayor espesor, ocuparon una menor área de superficie, y presentaron transiciones de fase LE  LC más pronunciadas y cooperativas que las n-V Cer. Tomados en conjunto, los parámetros termodinámicos y de superficie permiten concluir que estas Cer se organizan con sus ácidos grasos en una conformación curvada, formando monocapas con un espesor menor al esperado, siendo esta característica aún más marcada en las n-V Cer que en las h-V Cer. Mientras las propiedades reológicas de la h-28:4 SM fueron similares a las de otras especies de SM, las de la h-28:4 Cer fueron atípicas. Así, la fase LC de ésta fue altamente compresible, lo que es consistente con una gran libertad conformacional de sus cadenas hidrofóbicas, pero la difusión en ella, estuvo muy restringida, presentando un coeficiente de difusión (D) 100 veces más bajo que su contraparte h-28:4 SM. Las propiedades de mezclas en que coexisten h-28:4 SM y h-28:4 Cer fueron estudiadas mediante la pre-mezcla de distintas proporciones de ambas y mediante la generación de la última por acción de una esfingomielinasa colocada en la subfase de un film de h-28:4 SM. Ambos enfoques evidenciaron que la Cer tiende a separarse de la fase fluida en que se encuentra la SM, formando dominios ricos en Cer a medida que aumenta la relación molar Cer/SM. A temperatura fisiológica, estos dominios mostraron una morfología y una organización estructural sobre la superficie del film que difirieron marcadamente de los que exhibió la 16:0 Cer. Tomadas en conjunto, las presentes observaciones podrían ser relevantes para la reorganización estructural que se sabe ocurre sobre la cabeza espermática durante la reacción acrosomal, al completarse la cual la mayor parte de las SM con VLCPUFA preexistentes se convierten en las correspondientes Cer. / The sphingolipids of mammalian germ cells and spermatozoa are unique in that they are made up by a high proportion of very long chain polyunsaturated fatty acids (VLCPUFA). In the rat gametes, sphingomyelin (SM) and ceramide (Cer) contain species with tetraenoic and pentaenoic fatty acids of the n-6 series with up to 32 carbon atoms, in non-hydroxylated (n-V) and 2-hydroxylated (h-V) forms. Previous studies had shown that the SM with VLCPUFA are formed in spermatogenic cells, that the ratio between h-V SM and n-V SM increases with germ cell differentiation, and that both up localized specifically on the sperm heads. Then it was seen that these SM decrease as Cer increase in rat gametes during reactions that take place in key stages of fertilization, especially during the acrosomal reaction. The aim of this work was to contribute to the knowledge of the biophysical properties of these unusual sphingolipids and to determine how such properties change as a result of these biochemical events. Our first challenge was to obtain these relatively minor molecular species in sufficient amounts and with acceptable purity. To this aim we took advantage of their chemical structure. Thus, fractions containing n-V SM and h-V SM species were separated from the major saturated and monoenoic SM taking into account the high number of double bonds of their fatty acids. Then, SM species containing n-28:4, n-30:5 and n-32:5 from the first fraction, and SM species with h-28:4, h-30:5 and h-32:5 from the second one, were obtained by making use of the differences in hydrophobicity among their fatty acids. These fractions and species were included in bilayer and monolayer model systems and studied by applying methodologies and instrumentation previously validated for SM species with 16:0, 18:1 and 24:1. A similar approach was applied to study the species in the n-V Cer and h-V Cer fractions. When studied by fluorescence spectroscopy, both the generalized polarization (GP) of Laurdan and the fluorescence anisotropy (r) of DPH showed that most of the n-V SM and h-V SM shared the characteristic of having very low transition temperatures (Tt), both below 5 °C, except n-32:5 SM and h-32:5 SM, whose Tt values were around 22 °C . The increase in Tt that could have been expected to result from the unusual length of the acyl chains is thus counteracted by the presence of several double bonds in these fatty acids. These studies indicated that the acyl chains of these species are in a disordered state at physiological temperature. The h-V SM exhibited higher GP and r values than the corresponding n-V SM species, indicating that the hydroxyl group in the former tends to promote intermolecular interactions, probably through the formation of hydrogen-bond type of unions. The interactions between SM with VLCPUFA and other lipids were investigated by employing multicomponent lipid systems in bilayer form. In bilayers formed by dimiristoyl-PC and these SM, it was concluded that the latter played the role of “fluidifying” lipids, in discrepancy to the generally accepted notion that in cell membranes the SMs are lipids that restrict the mobility of other lipids. In systems containing dioleoyl-PC, cholesterol and n-V SM or h-V SM, neither of these tended to segregate in SM/cholesterol-rich domains at room temperature, as clearly did 16:0 SM. Both experimental strategies suggested that at physiological temperature and in natural membranes were VLCPUFA-containing SM coexist with other lipids, as is the case of the plasma membrane of the sperm head, these species would not concentrate in cholesterol-rich membrane areas, but in areas rich in polyunsaturated fatty acids, namely in more “disordered” domains of the membrane. Valuable information about the surface properties of the SM under study was obtained from the experiments performed in Langmuir monolayers. By analyzing the values of surface pressure (π) and surface potential (ΔV), and the data from Brewster angle microscopy (BAM) as a function of the compression applied, the intermolecular interactions during the lipid packing and the thermodynamic changes implied in these interactions were characterized. The VLCPUFA-containing SM formed films with a considerably smaller thickness than that expected, and they were found in a liquid-expanded (LE) state with a high conformational freedom. The values of their mean molecular areas (MMA) were markedly high compared with those of best-known SM species, indicating that the same number of molecules occupies an area significantly larger in the membrane. The h-V SM species displayed lower MMA values than the equivalent n-V SM, confirming that the hydroxyl group in the former facilitates intermolecular interactions, thereby allowing a higher degree of packing during the compression process, and explaining that they occupy a smaller area in the plane of the membrane. When the isotherms of the six SM under study were obtained at 7 °C, only n-32:5 SM and h-32:5 SM exhibited first order LE → LC phase transitions, another finding consistent with the behavior previously observed in bilayer. The six major molecular species of Cer with VLCPUFA were also separated and studied in Langmuir monolayers. The compression isotherms showed that they underwent a first-order LE → LC (liquid condensed) phase transition at room temperature, the segregation of domains during that transition being clearly followed by means of BAM. In both phase states, all of them had MMA and ΔV values far higher than the Cer species used as reference. The molecular packing and degree of ordering of the chains were relatively lower for the n-V Cer than for the h-V Cer. The latter formed thicker films, occupied lower surface areas, and presented more pronounced and cooperative LE → LC phase transitions than the n-V Cer. Taken together, the thermodynamic and surface behavior parameters allow to conclude that these Cer species organize with their fatty acids in a curved conformation, forming monolayers with a lower than expected thickness, this feature being more marked for the n-V Cer than for the h-V Cer. Whereas the rheological properties of h-28:4 SM were similar to those of other SM species, those of h-28:4 Cer were atypical. Thus, the LC phase of the latter was highly compressible, in agreement with a high conformational freedom of their hydrophobic chains, but the diffusion in such phase was highly restricted, showing a diffusion coefficient (D) 100-fold lower than that of h-28:4 SM. The properties of mixtures in which h-28:4 SM and h-28:4 Cer coexist were studied by mixing them in different proportions and by generating the latter by the action of a sphingomyelinase placed in the subphase of an h-28:4 SM film. Both approaches evidenced that Cer tends to separate from the fluid phase of SM, forming Cer-rich domains as the molar Cer/SM ratio increases. At physiological temperature, these domains had a morphology and structural organization on the film surface that markedly differed from those displayed by 16:0 Cer. Taken together, the present observations could be relevant to the structural reorganization of the membrane that is known to take place on the sperm head during the acrosomal reaction, after the completion of which a major part of the preexisting VLCPUFA-rich SM are converted into the corresponding Cer.

Los materiales compuestos con matriz termoplástica y cargas minerales se emplean en numerosos campos de aplicación como automovilístico, muebles, electricidad, electrodomés-ticos, etc. Su aceptación radica principalmente en la venta-josa relación precio-volumen-performance que le permite abarcar mercados tradicionalmente ocupados por otros plás-ticos de mayor valor. La incorporación de cargas minerales en polímeros termoplásticos aumenta la rigidez y resistencia, reduce el alabeo post-moldeo y mejora el acabado superficial de los compuestos, pero disminuye la ductilidad. Las propie-dades mecánicas finales de los materiales compuestos dependen de las características del relleno y de la matriz y de su interacción, de modo tal que permitan la transferencia de tensiones entre ellas. En consecuencia, el desarrollo de un adecuado balance de las propiedades finales estará determina-do por la relación entre las características propias de los componentes y de la adhesión entre ambos. Dentro de los polímeros termoplásticos, el PP resulta ser una matriz interesante debido a la buena combinación de propiedades, fácil procesamiento y versatilidad para aceptar distintos tipos de relleno. Por otra parte, el talco es un silicato laminar de bajo costo y amplio uso como carga de termoplásticos. En nuestro país, el talco para este uso se importa, a pesar que la producción nacional es grande. La principal razón es que los talcos nacionales presentan un bajo grado de pureza.En tal sentido, el objetivo general de esta tesis es desarrollar materiales compuestos PP/talco con propiedades finales mejoradas a partir del incremento de la interacción matriz-carga, así como también analizar el posible uso de talcos nacionales. Para ello se proponen estrategias de modificación superficial del talco que permitan mejorar la dispersión y la adhesión superficial con el PP de modo tal de incrementar las propiedades mecánicas del material compuesto resultante. La metodología se plantea en dos pasos, la modificación de los talcos y el análisis estructura-propiedades-procesamiento de los compuestos PP/talco preparados con los mismos. La prime-ra etapa involucra un análisis inicial de dos tipos de talcos, uno argentino y otro australiano, de diferente carácter crista-lino y pureza, seguido de distintos tratamientos ácidos a fin de purificarlos, delaminarlos y funcionalizarlos para hacerlos compatibles con el PP. Se llevan a cabo tratamientos con ácidos fórmico, acético y clorhídrico. El efecto de los trata-mientos se verificó caracterizando los talcos, antes y después de los mismos, por Espectroscopía Infrarroja con Transforma-da de Fourier (FTIR), Difracción de Rayos X (XRD), Microsco-pía Electrónica de Barrido (SEM) con microanálisis de Rayos X dispersivo en energía (EDX), Análisis Termogravimétrico (TGA) y ensayos de hidrofílicidad/hidrofobicidad. En la segunda etapa, con estos talcos se prepararon materiales compuestos PP/talco bajo formas de procesamiento batch y continua y se moldearon probetas por compresión e inyección. Sobre los compuestos, en cada etapa, se llevó a cabo una caracteri-zación estructural, morfológica y térmica mediante SEM, FTIR, XRD y Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) que permitió determinar la calidad del mezclado dispersivo y distributivo, la ausencia de degradación termooxidativa, la cantidad, orientación y tipo de cristales inducidos por los talcos, así como la variación de la cinética de cristalización. Sobre estos materiales se determinaron propiedades mecánicas a tracción e impacto y de permeabilidad. Con estos resultados se llevó a cabo un estudio fenomenológico de la relación estructura-propiedades-procesamiento de los compuestos desarrollados. Además, las propiedades mecánicas se interpretaron en función de modelos matemáticos preexistentes. Los talcos sujetos a los tratamientos ácidos propuestos resultan más puros con partículas más pequeñas, delaminadas y funcio-nalizadas. Cuando se utilizan ácidos orgánicos, se injertan grupos carboxilos, haciendo completamente hidrofóbica la superficie. Sin embargo, cuando se los trata con ácido clorhídrico, la superficie resultante es totalmente hidrofílica dado que quedan expuestos grupos silanol. En cuanto a los materiales compuestos, los resultados alcanzados permiten demostrar que las propiedades mecánicas finales dependen del carácter cristalino del talco. Además, para un mismo tipo de talco, los tratamientos favorecen la ductilidad e incremen-tan la adhesión. Por otra parte, los talcos argentinos son aptos para ser usados como relleno de materiales compues-tos, confiriéndole a los mismos mejores propiedades mecáni-cas que los importados, aún sin previa modificación. En conse-cuencia, dependiendo de la utilización final, compuestos preparados con talcos nacionales, adecuadamente tratados, podrían sustituir con ventaja a compuestos conteniendo talcos importados. Por ejemplo, donde el color no es impor-tante y la presencia de óxidos de hierro no es determinante, los talcos argentinos podrían ser usados sin tratamiento previo. En los casos donde la posible oxidación de hierro perturbe propiedades importantes de la aplicación, estos talcos deberán ser adecuadamente purificados con las técnicas también provistas en el marco de esta tesis. / Thermoplastic-matrix composites filled with particulate minerals are used in many application fields as automotive, furniture, electricity, electrical appliance, etc. Its success lies in the advantageous price-volume-performance relations that helped these composites to penetrate fields traditionally occupied by engineering and other valuable plastics. The in-corporation of mineral fillers in thermoplastic polymers increases the rigidity and strength, reduces the post-molding shrinkage and improves the superficial finish of the compo-sites, but ductility decreases. The final mechanical properties of composite materials depend on the filler and matrix charac-teristics and the interaction between them, as a way to ensure the load transfer between phases. Consequently, the development of a proper balance of final properties will be determined by the ratio of both component characteristics and the adhesion between them. Among the thermoplastic polymers, PP is an interesting matrix for composites due to its combination of remarkable properties; easy processability, relatively low cost and versatility to accept different types of filler. On the other side, talc is a low cost laminar phyllosi-licate that has a wide use as filler in thermoplastics. Argentina has a considerable production of talc, even though a great amount of it is imported, particularly for use in engineering composite applications. The main reason is that Argentinean talc has a low degree of purity. The general objective of this thesis is to develop PP/talc composites with enhanced final properties by improving the matrix-filler interaction, as well as to analyze possible uses of Argentinean talcs. For this purposes, superficial modifications methods are proposed in order to favor the dispersion and adhesion with PP, in such a way to increase the mechanical properties of the composite. The thesis approach proposed considers two steps: talc modifications and structure-properties-processing analysis of PP/talc composites. The first step involves an initial analysis of two kinds of talc, an Argentinean and an Australian one, of different crystalline character and purity; followed by diffe-rent acid treatments to purify, delaminate and functionalized them. Formic, acetic and hydrochloric acids were used. The result was verified with a characterization, before and after the treatments, by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electronic Micros-copy (SEM) coupled with Energy Dispersive X-ray (EDX), Thermogravimetric Analysis (TGA) and hydrophobicity/hidro-philicity test. In the second step, PP/talc composites were prepared with these talcs in both, batch and continuous processing routines, and then molded by compression and injection, respectively. A structural, morphological and thermal characterization was performed at each step by SEM, FTIR, XRD and Differential Scanning Calorimetry (DSC) to determine the quality of dispersive and distributive mixing, the lack of thermoxidative degradation, the amount, orientation and kind of induced crystal by talc, as well as the variations on the crystallization rate. Also, the tensile, impact and permeability properties were determined on the composite. From these results, a phenomenological study of structure-properties-processing relations was done for all the composite samples prepared. The mechanical properties were interpreted by well-known mathematical models. Talc exposed to acid treatment resulted more pure, with smaller size, delaminated and functionalized particles. When organic acids are used, carboxylic groups are grafted, turning the talc surface hydro-phobic. Instead, when talc is treated with hydrochloric acid, particle surface become hydrophilic due to the exposure of silanol groups. The mechanical properties of these composites depend on the crystalline character of talc. Moreover, for the same kind of talc, the acid treatments favor the interfacial adhesion increasing, in turn, the composite ductility. The Argentinean talc are suitable to be used as filler in compo-sites, leading to better mechanical properties than the imported ones, even without any treatment. Therefore, depending on the final use, composites prepared with properly treated Argentinean talc, could substitute those formulated with imported talc. For example, in applications where the color and the presence of iron oxides are not important, Argentinean talc could be used without treatment. In the cases where the iron oxidation may alter the properties, this talc can be properly purified with the treatments provided in this thesis.

El riego es una práctica que se utiliza en áreas con déficit de agua para incrementar la producción agrícola y ganadera. Sin embargo un manejo inadecuado del riego puede causar deterioros de la fertilidad química y especialmente física de los suelos. Todas las aguas de riego, superficiales o subterráneas, contienen en mayor o menor medida sales solubles, sodio, cloro y otros elementos. Se espera que los problemas asociados con suelos salinos y sódicos se incrementen en el futuro debido al empobrecimiento de la calidad de las aguas de riego como consecuencia del uso de aquellas de buena calidad para consumo humano. La irrigación con aguas de pobre calidad ejerce alteraciones negativas en las propiedades físicas y químicas y, en consecuencia, reduce el crecimiento de las plantas. Un elevado PSI (Porcentaje de Sodio de Intercambio) conduce a un reordenamiento poroso, aumentando los microporos con sus consecuencias en la circulación del agua y los gases así como impedancias mecánicas derivadas de la pérdida de estructura. El estudio mecánico del suelo agrícola supone diversos problemas debido esencialmente a su naturaleza de sistema polifásico, insaturado, granular, poroso y generalmente cohesivo. La mecánica del Estado Crítico provee una teoría cuyo principal objetivo es el de relacionar las cargas o tensiones a las que es sometido un suelo con los cambios en el espacio poroso. Las máquinas de corte tangencial poseen amplio uso para el estudio de las propiedades de los suelos agrícolas. Las principales ventajas de éste tipo de equipo son que puede ser utilizado tanto para el corte como la compresión de las muestras. Además, la medida del esfuerzo de corte y el desplazamiento horizontal y vertical, lo convierten en un ensayo muy completo cuyo uso es totalmente compatible con la obtención de importantes parámetros de la mecánica del suelo a través de la Teoría del Estado Crítico y Ley de Coulomb. El objetivo general del presente trabajo fue el de conocer los cambios..... / Melani, EM. (2013). Alteración de las propiedades mecánicas de suelos irrigados con agua con altas concentraciones de sodio [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31375

In this work, a systematic study of the structural, optical and electrical properties of aluminum doped hydrogenated amorphous silicon carbide (Al-doped a-SiC:H) thin films grown by radio frequency magnetron sputtering is presented. The samples were grown using a high purity Al and SiC targets in a hydrogen-rich atmosphere and then were subjected to a rapid thermal annealing processes with temperatures of up to 600 °C. The film thickness ranged from 321 nm to 266 nm. The amorphous nature of the thin films was confirmed by X-ray diffraction measurements before and after the annealing treatments. Fourier transform infrared spectroscopy analysis revealed the different heteronuclear bonds present in the samples, whilst Raman spectroscopy showed the different homonuclear bonds present in the material. The evolution of the latter bonds with annealing temperature was assessed, showing a change in the structure of the thin film. Energy-dispersive X-Rays Spectroscopy confirmed the incorporation of aluminum in the amorphous silicon carbide matrix. UV-VIS Transmittance spectra revealed optical parameters such as Tauc energy bandgap, Iso-absorption energy bandgap and refractive index. Furthermore, the bandgap is also determined by means of a recently developed band-fluctuation model. In addition, electrical resistivity is determined by means of a four-probe Van Der Pauw method. Only the samples annealed at 600 °C exhibited contacts with an Ohmic behavior. The annealed films exhibited lower resistivities than the as-deposited ones, probably due to a thermal-induced reordering of the atoms. This reordering is shown in the variation of the Urbach energy which is related to an increase in the Si-C bond density, due to the dissociation of the hydrogen-related bonds. / En este trabajo de tesis se presenta el estudio las propiedades estructurales y optoelectrónicas de carburo de silicio amorfo hidrogenado dopado con aluminio fabricado mediante pulverización catódica de radio frecuencia. Las muestras se fabricaron usando target de SiC y Al de alta pureza en atmosfera de hidrogeno. Luego las películas fueron calentadas hasta la temperatura de 600°C en un horno de rápido procesamiento térmico. La difracción de rayos X confirma la naturaleza amorfa de las películas. Los espectros de absorción infrarroja muestran los diferentes enlaces hetero-nucleares mientras que la espectroscopia Raman nos muestra los diferentes enlaces hononucleares presentes en la muestra. Se evaluó la evolución de los últimos enlaces con el tratamiento térmico, mostrando un cambio en la estructura del material. Espectroscopía de dispersión de energía de rayos X nos muestra la incorporación de aluminio en la matriz de carburo de silicio amorfo. Los espectros de transmitancia UV-VIS revelan parámetros ópticos tales como energía de Tauc, energía de Iso- absorción, energía de Tauc e índice de refracción. Además, el modelo de fluctuación de bandas desarrollado recientemente nos permite determinar los bordes de movilidad y energía de Urbach. Adicionalmente, el método de Van Der Pauw nos permite determinar el valor de la resistividad eléctrica de la muestra, solo a 600°C, donde se obtuvo un comportamiento óhmico mostrando baja resistividad eléctrica, probablemente debido a un reordenamiento de los átomos inducidos térmicamente. Este reordenamiento estructural se muestra en la variación de la energía de Urbach que está asociada con el aumento de la densidad de enlaces Si-C, debido a la disociación de los enlaces relacionados con el hidrogeno.

En los últimos años, la investigación de materiales amorfos y nanocristalinos con nuevas propiedades mecánicas, químicas y magnéticas han concitado el interés de muchos grupos de ciencia de materiales debido a la diversidad de aplicaciones tecnológicas. Asimismo, existe un creciente interés en fabricar nuevos materiales por diversas técnicas que impliquen costos económicos cada vez menores. En esta tesis se realiza un estudio comparativo de la formación de las fases amorfas y nanocristalinas en el sistema Fe-Zr, con una composición nominal de 66.67% at. Fe, el cual posee interesantes propiedades físicas para potenciales aplicaciones tecnológicas. Las muestras han sido preparadas a través de dos variantes técnicas de la mecano-síntesis basadas en reacciones sólidas: Aleación Mecánica (AM), que se inicia a partir de polvos elementales puros, y Molido Mecánico (MM), a partir de polvos de un intermetálico previamente aleado por la técnica de horno de arco. El análisis estructural (orden de largo alcance - long range order -) de las muestras se realizó usando Difracción de Rayos X (DRX). Además, el análisis microestructural (orden de corto alcance - short-range order -) alrededor de los sitios de Fe se realizó empleando Espectroscopia Mossbauer de Transmisión (EMT). La evolución del proceso, monitoreado por EMT, permite determinar la transición de fases de ferromagnéticas a fases amorfas paramagnéticas por las dos rutas de síntesis. Asimismo, de los resultados finales de las dos rutas de mecano-síntesis, después de 9 horas de molido, se determina que la muestra procesada por AM contiene aproximadamente un 91% de fase amorfa, mientras que la obtenida porMMalcanza aproximadamente el 68%. Además, mediante AM, después de 9 h, se obtiene una fase nanocristalina de Fe- con tamaño de grano de aproximadamente 13 nm y una solución sólida de Fe(Zr); mientras que por MM, se forma una fase nanocristalina de Fe2Zr con tamaño de grano de aproximadamente 10 nm. Finalmente, de los parámetros M¨ossbauer, a 9 h de molido, se observa la homogeneidad de las dos muestras amorfas. / In recent years, research on amorphous and nanocrystalline materials with new mechanical, chemical, and magnetic properties have attracted the interest of many groups of materials science due to the diversity of technological applications. There is also a growing interest in producing new materials by different techniques involving a remarkable reduction of production costs. In this thesis, it is carried out a comparative study of the formation of amorphous and nanocrystalline phases in the Fe-Zr system, with a nominal composition of 66.67 % at. Fe, which has interesting physical properties for potential technological applications. The samples were prepared following two different routes of mechano synthesis technique based on solid state reaction: Mechanical Alloying (MA), starting from pure elemental powders, and Mechanical Milling (MM) from powders of a intermetallic alloy previously produced by the technique of electric arc furnace. The structural analysis (long range order) of the samples was performed using X-ray diffraction (XRD). Moreover, microstructural analysis (short-range order) around Fe sites was performed by Transmission M¨ossbauer spectroscopy (TMS). The evolution of the process, employing TMS, allows us to determine the transition from a ferromagnetic phase to a paramagnetic amorphous phases in both routes of synthesis. The final results of the mechano synthesis after 9 hours of milling show that the sample processed by MA contains approximately 91% of amorphous phase, while that obtained by MM reaches approximately 68 %. Moreover, following the first route (MA), after 9 h milling, it is obtained a nanocrystalline Fe- phase with an average grain size of approximately 13 nm and a solid solution of Fe(Zr). Following the second route (MM) it is obtained a nanocrystalline Fe2Zr alloy with an average grain size of approximately 10 nm. Finally, theM¨ossbauer results show the homogeneity of the amorphous samples (after 9 h milling), independent of the followed routes.

En los últimos años, la investigación de materiales amorfos y nanocristalinos con nuevas propiedades mecánicas, químicas y magnéticas han concitado el interés de muchos grupos de ciencia de materiales debido a la diversidad de aplicaciones tecnológicas. Asimismo, existe un creciente interés en fabricar nuevos materiales por diversas técnicas que impliquen costos económicos cada vez menores. En esta tesis se realiza un estudio comparativo de la formación de las fases amorfas y nanocristalinas en el sistema Fe-Zr, con una composición nominal de 66.67% at. Fe, el cual posee interesantes propiedades físicas para potenciales aplicaciones tecnológicas. Las muestras han sido preparadas a través de dos variantes técnicas de la mecano-síntesis basadas en reacciones sólidas: Aleación Mecánica (AM), que se inicia a partir de polvos elementales puros, y Molido Mecánico (MM), a partir de polvos de un intermetálico previamente aleado por la técnica de horno de arco. El análisis estructural (orden de largo alcance - long range order -) de las muestras se realizó usando Difracción de Rayos X (DRX). Además, el análisis microestructural (orden de corto alcance - short-range order -) alrededor de los sitios de Fe se realizó empleando Espectroscopia Mossbauer de Transmisión (EMT). La evolución del proceso, monitoreado por EMT, permite determinar la transición de fases de ferromagnéticas a fases amorfas paramagnéticas por las dos rutas de síntesis. Asimismo, de los resultados finales de las dos rutas de mecano-síntesis, después de 9 horas de molido, se determina que la muestra procesada por AM contiene aproximadamente un 91% de fase amorfa, mientras que la obtenida porMMalcanza aproximadamente el 68%. Además, mediante AM, después de 9 h, se obtiene una fase nanocristalina de Fe- con tamaño de grano de aproximadamente 13 nm y una solución sólida de Fe(Zr); mientras que por MM, se forma una fase nanocristalina de Fe2Zr con tamaño de grano de aproximadamente 10 nm. Finalmente, de los parámetros M¨ossbauer, a 9 h de molido, se observa la homogeneidad de las dos muestras amorfas. / -- In recent years, research on amorphous and nanocrystalline materials with new mechanical, chemical, and magnetic properties have attracted the interest of many groups of materials science due to the diversity of technological applications. There is also a growing interest in producing new materials by different techniques involving a remarkable reduction of production costs. In this thesis, it is carried out a comparative study of the formation of amorphous and nanocrystalline phases in the Fe-Zr system, with a nominal composition of 66.67 % at. Fe, which has interesting physical properties for potential technological applications. The samples were prepared following two different routes of mechano synthesis technique based on solid state reaction: Mechanical Alloying (MA), starting from pure elemental powders, and Mechanical Milling (MM) from powders of a intermetallic alloy previously produced by the technique of electric arc furnace. The structural analysis (long range order) of the samples was performed using X-ray diffraction (XRD). Moreover, microstructural analysis (short-range order) around Fe sites was performed by Transmission M¨ossbauer spectroscopy (TMS). The evolution of the process, employing TMS, allows us to determine the transition from a ferromagnetic phase to a paramagnetic amorphous phases in both routes of synthesis. The final results of the mechano synthesis after 9 hours of milling show that the sample processed by MA contains approximately 91% of amorphous phase, while that obtained by MM reaches approximately 68 %. Moreover, following the first route (MA), after 9 h milling, it is obtained a nanocrystalline Fe- phase with an average grain size of approximately 13 nm and a solid solution of Fe(Zr). Following the second route (MM) it is obtained a nanocrystalline Fe2Zr alloy with an average grain size of approximately 10 nm. Finally, theM¨ossbauer results show the homogeneity of the amorphous samples (after 9 h milling), independent of the followed routes. / Tesis

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero Agrónomo / Con el fin de estudiar alternativas para hacer frente a las sequías que se presentan en las diferentes zonas del país, se evaluó el efecto del hidrogel poliacrilato de potasio, el cual permitiría un aumento en la capacidad de retención de agua, mejora propiedades físicas del suelo y disminuye las pérdidas de agua en el sistema, por lo tanto, disminuye la frecuencia de riego. El producto se aplicó directamente al suelo, realizando tres ensayos, dos en terreno (uno en la localidad de Naicura, comuna de Quinta de Tilcoco, suelo franco arenoso; y otro en la localidad de Corcolén, comuna de Malloa, suelo franco arcilloso, ambas comunas ubicadas en la Región del Libertador Bernardo O’Higgins) y otro desarrollado en macetas (48 macetas con tres clases texturales diferentes, franco, franco arenoso y franco arcilloso) ubicado en la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad de Chile, comuna de La Pintana, Región Metropolitana.

El objetivo general del presente trabajo de título es obtener un modelo teórico-matemático para la predicción del calentamiento de perfiles de acero protegidos contra incendio, con el fin de predecir su temperatura máxima y el espesor de material aislante Blaze Shield II necesario para satisfacer los requerimientos de resistencia contra el fuego. La Sección de Ingeniería Contra Incendios del IDIEM de la Universidad de Chile, cuenta con laboratorios para la certificación de estructuras según la actual norma chilena para ensayos y diseño de elementos de construcción en general. El uso de modelos teóricos puede optimizar el proceso de certificación disminuyendo la cantidad de productos rechazados y los costos asociados a ello. Los actuales modelos recomendados no consideran la variación con la temperatura de las propiedades térmicas de los materiales, lo que significa que las curvas de calentamiento no son resultados en general confiables, mostrando incluso en ciertos casos valores de temperatura sin sentido físico. A raíz de lo anterior, el modelo propuesto se formuló incluyendo en la ecuación de difusión de calor la dependencia con la temperatura de las propiedades de los materiales, para así obtener mejores aproximaciones de las curvas de calentamiento del acero. Se determinaron los factores que predominan en la respuesta térmica del sistema y fueron ajustados los resultados del modelo a los datos experimentales entregados por el IDIEM. Se pudo observar que la emisividad resultante, la conductividad térmica del material aislante y el calor específico del acero, tienen un efecto importante sobre el calentamiento de los perfiles. Además el modelo propuesto entregó resultados físicamente consistentes en el rango de masividades estudiado, y las curvas de calentamiento se ajustaron satisfactoriamente a los datos experimentales. Se concluye que el modelo desarrollado entrega mejores aproximaciones de las temperaturas máximas y de las curvas de calentamiento que los modelos actuales, utilizando Blaze Shield II como material protector. No obstante, debe ampliarse el rango de validez del modelo para variadas condiciones de incendio y tipos de protección térmica.

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Estudia las propiedades ópticas de un gas bidimensional de electrones asociados con las transiciones intrabandas. Se observa que las superredes con pozos de 150 Å y barreras de 10 Å, bajo el efecto de un voltaje aplicado entre 10 y 100 mV, emiten fotones con las frecuencias de 10, 70 y 210 THz. En superredes dimerizadas con pozos de 100 y 150 Å, emiten fotones de 20, 40 y 250 THz. En sistemas cristalinos bidimensionales tales como el grafeno, la molibdenita, el siliceno, el fosoforeno azul y otros, analizamos las propiedades electrónicas y térmicas usando la teoría de funcionales de densidad. Observamos que el grafeno tiene mejores propiedades térmicas comparados con el diamante y el grafito. Algunos cristales 2D tienen un gap directo. Desde la perspectiva del grafeno artificial, simulamos las propiedades electrónicas de un arreglo de antipuntos en una red hospedera que simula el fondo de la banda de conducción del GaAs. Observamos que la evolución de 8 estados centrales en la minibanda de bulk formada se comporta semejante a los estados de Dirac de una red hexagonal tipo panal de abeja. Finalmente, se analiza teóricamente la interacción electrón-fotón en el grafeno. Desde una aproximación perturbativa. / Tesis