Moya Payá, J. (2013). Estudio de la conectividad funcional en cerebros de animales de experimentación a partir del análisis de imágenes de resonancia magnética mediante técnicas de clasificación no supervisada [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/18238

En el marco de esta tesis doctoral se investiga el problema de la interacci'on vertical veh'¿culo-estructura en puentes de ferrocarril para alta velocidad. El estudio de los efectos din'amicos que aparecen en puentes ante la circulaci'on de composiciones ferroviarias ha sido abordado tradicionalmente empleando modelos de cargas m'oviles, en los que el veh'¿culo se representa como una serie de fuerzas concentradas de m'odulo constante e igual a la carga est'atica de cada uno de sus ejes. Mediante este modelo no se reproducen por tanto ninguno de los movimientos internos que el veh'¿culo puede experimentar al interaccionar con las oscilaciones del tablero, despreci 'andose los efectos inerciales debidos a las masas de la composici'on, y la consecuente disipaci'on de energ'¿a a trav'es de los sistemas de suspensi'on. Al emplear un modelo de veh'¿culo de mayor complejidad, capaz de reproducir los mecanismos de interacci'on con la estructura, los desplazamientos y las aceleraciones verticales del tablero en resonancia pueden reducirse de manera considerable, con la consecuente repercusi'on que ello puede conllevar en la verificaci'on de los Estados L'¿mite de Servicio. Como alternativa a los modelos de interacci'on, y para poder reproducir de forma simplificada la atenuaci'on de la respuesta del puente debido a 'esta, el Euroc'odigo 1 permite incrementar el valor del amortiguamiento estructural considerado en el c'alculo realizado con modelos de cargas puntuales, en un porcentaje que depende de la luz de la estructura. El trabajo realizado est'a orientado en dos direcciones complementarias: (i) valorar el efecto beneficioso m'¿nimo y m'aximo que puede derivarse de la incorporaci'on de los efectos de interacci'on en el c'alculo de la respuesta del puente, considerando para ello el conjunto de situaciones de proyecto que pueden presentarse y los modelos de interacci'on m'as comunes; y (ii) establecer si es posible adoptar un m'etodo simplificado que incorpore los efectos de interacci'on en el dise¿no o reacondicionamiento de puentes isost'aticos. Se ha realizado en primer lugar un an'alisis de sensibilidad exhaustivo, en base a un planteamiento anal'¿tico, que ha permitido detectar el conjunto de par'ametros adimensionales que rige la respuesta din'amica del puente, y cuyo objetivo es conseguir cuantificar la influencia del fen'omeno de interacci'on vertical teniendo en cuenta todos los posibles escenarios. Como ejemplo de aplicaci'on de los resultados te'oricos obtenidos se han estudiado, en segundo lugar, una serie de casos representativos que permiten reproducir las principales tendencias observadas, as'¿ como establecer la importancia pr'actica del fen'omeno de la interacci'on en la verificaci'on del estado l'¿mite de servicio de aceleraci'on vertical de los tableros, uno de los requisitos m'as restrictivos en el proyecto de puentes isost'aticos de alta velocidad. La principal conclusi'on que se extrae a partir de los trabajos realizados es que debido a la variabilidad de las caracter'¿sticas mec'anicas de las composiciones y de las estructuras ferroviarias, la consideraci'on de los efectos de interacci'on puede llegar a afectar de manera muy poco significativa a la respuesta m'axima del puente en el rango de velocidades de proyecto, por lo que no se puede proponer el uso generalizado de un m'etodo simplificado que prediga la atenuaci'on de la respuesta del puente debido a la interacci'on estando del lado de la seguridad. El an'alisis de los efectos de interacci'on requiere pues del uso de modelos de interacci'on, de mayor o menor complejidad en funci'on de las pretensiones del estudio, particularizados a cada situaci'on concreta de proyecto. La investigaci'on efectuada ha sido financiada parcialmente gracias al Proyecto de Investigaci 'on (PI) BIA2008-04111 del Ministerio de Ciencia e Innovaci'on, con t'¿tulo Modelos num'ericos avanzados para el an'alisis de vibraciones detectadas en puentes de ferrocarril pertenecientes a l'¿neas convencionales acondicionadas para Alta Velocidad. Este proyecto fue concedido a la Universidad de Granada en noviembre de 2008, siendo el Investigador Responsable D. Pedro Museros Romero, actualmente Profesor Titular en el Departamento de Mec'anica de los Medios Continuos y Teor'¿a de Estructuras de la Universitat Polit`ecnica de Val`encia. El autor y los directores desean expresar su agradecimiento por toda la ayuda y el apoyo prestado durante el desarrollo de la tesis a D. Jorge Nasarre y de Goicoechea y D. Alejandro Castillo Linares, as'¿ como a las empresas espa¿nolas INECO y la CAF. / Doménech Monforte, A. (2014). Influencia del modelo de vehículo en la predicción del comportamiento a flexión de puentes isostáticos de ferrocarril para tráfico de alta velocidad [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/36740

Tesis por compendio / [ES] La capacidad de controlar y modificar los haces de energía ha sido motivo de investigación por parte de la comunidad científica desde largo tiempo atrás. En el campo de la acústica, este control energético de las ondas mecánicas tiene numerosas aplicaciones. Desde las aplicaciones industriales, alimentarias, farmacéuticas, etcétera hasta la biomedicina. Esta tesis se basa en la aplicación del control y modulación focal de los ultrasonidos para el uso en este último campo. Se puede modular y controlar los focos de ultrasonidos de diferentes formas. En este caso, se han desarrollado lentes planas que utilizan el principio de la difracción para lograr focalizar los haces. Las ventajas del uso de lentes planas de focalización permiten ser implementadas de forma sencilla en procesos de mecanización e incluso mediante impresión 3D. Se propone utilizar transductores planos que al emitir sobre una lente acústica, se produzca una conformación focal de características controladas. La lente conocida como lente de Fresnel (FZP) ha sido escogida como base de diseño en la implementación de las diferentes soluciones que logran cumplir con los objetivos marcados. Mediante la aplicación de modificaciones en una FZP se puede lograr pasar de una lente con capacidades extraordinarias de focalización a una lente capaz de controlar la resolución lateral y la profundidad de foco e incluso mejorar la ganancia. El objetivo final de aplicación es el uso en transductores de ultrasonidos de alta intensidad conocidos como HIFU. Mejorar la capacidad de resolución hace que se puedan desarrollar mejores terapias oncológicas que supongan un índice mayor de éxito en la lucha contra el cáncer. En la presente tesis se ha propuesto, además, una novedosa lente FZP basada en el cambio de fase que puede resultar un antes y un después en aplicaciones biomédicas. Se ha conseguido no solo mejorar la eficiencia de una FZP, sino que se ha conseguido implementar en materiales compatibles con resonancia magnética. Se han desarrollado modelos numéricos basados en el método de los elementos finitos que emulan la física involucrada. Las medidas han sido realizadas en condiciones controladas por un sistema robotizado de alta precisión. Todos los resultados obtenidos y publicados han sido desarrollados de forma numérica y experimental, validándose el método de trabajo y dando consistencia a las soluciones propuestas. / [CA] La capacitat de controlar i modificar els feixos d'energia ha sigut motiu d'investigació per part de la comunitat científica des de llarg temps arrere. En el camp de l'acústica, este control energètic de les ones mecàniques té nombroses aplicacions. Des de les aplicacions industrials, alimentàries, farmacèutiques, etcètera fins la biomedicina. Esta tesi es basa en l'aplicació del control i modulació focal dels ultrasons per a l'ús en este últim camp. Es pot modular i controlar els focus d'ultrasons de diferents formes. En este cas, s'han desenvolupat lents planes que utilitzen el principi de la difracció per a aconseguir focalitzar els feixos. Els avantatges de l'ús de lents planes de focalització permeten ser implementades de forma senzilla en processos de mecanització i inclús per mitjà d'impressió 3D. Es proposa utilitzar transductores plans que a l'emetre sobre una lent acústica, es produïsca una conformació focal de característiques controlades. La lent coneguda com a lent de Fresnel (FZP) ha sigut triada com a base de disseny en la implementació de les diferents solucions que aconseguixen complir amb els objectius marcats. Per mitjà de l'aplicació de modificacions en una FZP es pot aconseguir passar d'una lent amb capacitats extraordinàries de focalització a una lent capaç de controlar la resolució lateral i la profunditat de focus i inclús millorar el guany. L'objectiu final d'aplicació és l'ús en transductores d'ultrasons d'alta intensitat coneguts com HIFU. Millorar la capacitat de resolució fa que es puguen desenvolupar millors teràpies oncològiques que suposen un índex major d'èxit en la lluita contra el càncer. En la present tesi s'ha proposat, a més, una nova lent FZP basada en el canvi de fase que pot resultar un abans i un després en aplicacions biomèdiques. S'ha aconseguit no sols millorar l'eficiència d'una FZP, sinó que s'ha aconseguit implementar en materials compatibles amb ressonància magnètica. S'han desenvolupat models numèrics basats en el mètode dels elements finits que emulen la física involucrada. Les mesures han sigut realitzades en condicions controlades per un sistema robotitzat d'alta precisió. Tots els resultats obtinguts i publicats han sigut desenvolupats de forma numèrica i experimental, validant-se el mètode de treball i donant consistència a les solucions proposades. / [EN] The ability to control and modify energy beams has been the subject of research by the scientific community for a long time. In the acoustic field, this energetic control of mechanical waves has numerous applications. From industrial, food, pharmaceutical applications, et cetera, to biomedicine. This thesis is based on the ultrasound control and focal modulation applications. It is possible to modulate and control the ultrasound focii in different ways. In this case, flat lenses were developed based on the principle of diffraction to focus the beams. The advantages of using flat focusing lenses allow them to be easily implemented in machining and drilling processes and even through 3D printing. It was proposed to use planar transducers that when emitting on an acoustic lens, controlled characteristics of focal conformation were produced. The lens known as Fresnel Zone Plane (FZP) was chosen as the implementation design basis for the different solutions that manage to fulfill the objectives set. By applying modifications to an FZP it was possible to go from a lens with extraordinary focusing capabilities to a lens that was capable to control lateral resolution, depth of focus and even improving the gain. The final objective application was the use in high intensity ultrasound transducers known as HIFU. Improving the ability to resolve makes it possible to develop better cancer therapies that represent a higher rate of success in the fight against cancer. In the present thesis, a novel FZP lens based on phase change has also been proposed that can be a before and after in biomedical applications. It has not only been possible to improve the efficiency of an FZP, but it has also been possible to implement it in materials compatible with magnetic resonance imaging. Numerical models based on the finite element method were developed for emulating the involved physics. Measurements were carried out under controlled conditions by a high precision robotic system. All the results obtained and published were developed numerically and experimentally, validating the working method and giving consistency to the proposed solutions. / I want to acknowledge the following public funding sources that have made possible this research: Grant BES-2016-077133 (Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España) Project TEC2015-70939-R (MINECO/FEDER). Tomsk Polytechnic University within the framework of Tomsk Polytechnic University Competitiveness Enhancement Program. / Tarrazó Serrano, D. (2020). Design, modelling, characterization and implementation of acoustic lenses for modulation of ultrasound beams [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/159895 / Compendio

[ES] Las zeolitas son sólidos cristalinos microporosos con canales y cavidades de tamaños moleculares, que pueden presentar gran variedad de estructuras y composición química, lo que las hace útiles como catalizadores en gran variedad de procesos químicos. En la presente tesis doctoral, se han estudiado en profundidad las propiedades estructurales de zeolitas con estructura RTH y MFI pura sílice y aluminosilicato, utilizando fundamentalmente la técnica de resonancia magnética nuclear (RMN). Además, se han estudiado catalizadores zeolíticos tipo Ag-FAU para una reacción de interés medioambiental como la Oxidación Catalítica Selectiva de NH3 (NH3-SCO). En esta tesis, las zeolitas tipo MFI y RTH se han sintetizado utilizando tetraalquilamonios y tetralquilfosfonios como ADEs y HF como agente mineralizante. Los resultados referentes a la zeolita MFI pura sílice indican que el ADE utilizado afecta al orden local de la estructura, a la distribución de flúor y a la formación de defectos de red. En la síntesis de la zeolita tipo MFI aluminosilicato, se ha observado que el ADE utilizado y la relación Si/Al produce diferencias significativas en los espectros de RMN de 27Al, que se atribuyen normalmente a variaciones en la distribución del aluminio en diferentes sitios cristalográficos. Sin embargo, las diferencias desaparecen después de la calcinación, lo que cuestiona esta interpretación. La zeolita tipo RTH pura sílice se ha sintetizado con el catión iPr3MeP+ variando los tiempos y la temperatura de síntesis. Estos parámetros afectan tanto a la estructura local de los átomos de silicio como a la distribución del flúor en la zeolita. Se ha observado también la transformación de la estructura tipo STF a RTH durante la síntesis. La modificación con fósforo de zeolitas tipo aluminosilicato, que normalmente se realiza por impregnación, estabiliza el aluminio de la red en condiciones hidrotermales, lo que tiene importantes implicaciones en las aplicaciones industriales. En esta tesis, se han incorporado cantidades variables de fósforo en las zeolitas MFI y RTH aluminosilicatos utilizando mezclas de alquilamonios y alquilfosfonios como ADEs. Los resultados indican que el fósforo permanece en las zeolitas después de la calcinación estabilizando el aluminio de red. La caracterización detallada de las muestras ha permitido proponer las especies Al-P formadas, responsables de la estabilización de la red. Además, las zeolitas P-RTH y P-ZSM-5 se han utilizado como catalizadores para la reacción de metanol a olefinas. Por último, se ha estudiado la influencia de diferentes parámetros como la relación Ag/Al, la presencia de cationes alcalinos o la acidez Brønsted en zeolitas Ag-FAU y sus repercusiones en el comportamiento catalítico para la reacción de NH3-SCO. Los catalizadores se han caracterizado exhaustivamente antes, durante y después de la reacción, observándose que las partículas de plata metálica, que son los centros activos, se re-dispersan y oxidan en condiciones de reacción. / [CA] Les zeolites són sòlids cristal·lins i microporosos amb canals i cavitats de dimensions moleculars, que poden presentar una gran varietat d' estructures i composició química, això les fa molt interessants com a catalitzadors en un ampli nombre de reaccions químiques. En la present tesi doctoral, s'ha estudiat en profunditat les propietats estructurals de les zeolites amb estructura RTH i MFI pura sílice i amb sílici i alumini, utilitzant fonamentalment la tècnica de ressonància magnètica nuclear. A més, s'han estudiat catalitzadors basats en Ag-FAU zeolites per a una reacció d'interès mediambiental com es l' Oxidació Catalítica Selectiva d'amoníac (NH3-SCO). En aquesta tesi, les zeolites tipus MFI i RTH s'han sintetitzat amb l'ús de cations tetraalquilamoni i tetraalquilfosfoni i HF com agent mineralitzant. Els resultats obtinguts per a la zeolita MFI pura sílice mostren com l'ADE utilitzat juga un paper important en l'ordre local dels àtoms de silici, la distribució de fluor i la formació de defectes zeolítics. En la síntesi de la zeolita MFI aluminosilicat, s'ha observat que la natura dels ADEs i la relació Si/Al produeix diferències significatives a l'espectre de 27Al de RMN, normalment associades a una localització diferent de l'alumini. Però eixes diferències desapareixen amb la calcinació de les zeolites. La zeolita RTH pura sílice ha sigut sintetitzada amb el catió iPr3MeP+ modificant les condicions de síntesi (temps i temperatura). Els resultats mostren que l'ordre local dels àtoms de l' estructura zeolítica o la distribució de fluor es veu influenciada per aquests paràmetres. També s'ha pogut observar que en determinades condicions de síntesi es produeix la transformació de la estructura tipus STF en RTH en el procés de síntesi. La modificació amb fòsfor de les zeolites que contenen alumini, que normalment es realitza per impregnació, estabilitza l'alumini de l'estructura zeolítica en condicions hidrotermals, la qual cosa té una importància crucial per a les aplicacions industrials d'aquests materials. En aquesta tesi, s'han incorporat quantitats creixents de fòsfor a les zeolites RTH i MFI aluminosilicats utilitzant mescles d'alquilamonis i alquilfosfonis com ADEs. Els resultats indiquen que tot el fòsfor introduït roman a la zeolita després de la calcinació, estabilitzant l'alumini en la zeolita. La caracterització dels materials ha permès proposar les espècies Al-P formades a l'interior de les zeolites, que són les responsables de l'alta estabilitat hidrotermal de l'alumini a l'estructura zeolítica. A més, les zeolites RTH i MFI modificades amb fòsfor han sigut utilitzades com a catalitzadors en la reacció de metanol a olefines (MTO). Per últim, s'ha estudiat la influència de alguns paràmetres com la relació Ag/Al, la presència de cations alcalins o centres àcids de BrØnsted als catalitzadors tipus Ag-FAU i les seues repercussions per a la reacció de NH3-SCO. Els catalitzadors s'han caracteritzat abans, durant i després de la reacció i els resultats mostren que les nanopartícules de plata metàl·lica són el centre actiu de la reacció i que es re-dispersen i oxiden en condicions de reacció. / [EN] Zeolites are microporous crystalline solids containing channels and cavities of molecular dimensions, which can present different structures and chemical composition, making them especially interesting as catalysts in several chemical processes. In this doctoral thesis, we have deeply studied the structural properties of pure silica and aluminosilicate RTH- and MFI-type zeolites mainly using nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Moreover, we have studied the properties of Ag-FAU zeolites as catalysts for the selective catalytic oxidation of ammonia (NH3-SCO), which is a reaction of great interest for the environmental. Here, zeolites RTH and MFI have been synthesized in the presence of tetraalkilammonium and phosphonium cations as OSDAs and in fluoride media. The results obtained for the MFI zeolites show that the OSDAs has a strong influence on the local order of the framework, the fluorine distribution and the formation of siloxy/silanol defects. The results for the aluminosilicate MFI-type (ZSM-5) zeolite show that the shape of the 27Al NMR spectrum changes depending on both the OSDA and the Si/Al ratio, which is usually attributed to a different Al sitting in the zeolite. These differences disappear after the calcination of the zeolites, questioning the classical interpretation. RTH-type zeolite has been synthesized using the iPr3MeP+ cation varying the synthesis conditions (time and temperature). The results show that these parameters affect the local environment of the silicon atoms and the fluorine distribution inside the zeolite. It has been also possible to identify the zeolitic transformation of the STF structure into the RTH-type during the synthesis. The introduction of phosphorus in the aluminosilicate zeolites, usually done by the impregnation procedure, stabilizes the framework aluminium under steam conditions, with important implications in industrial processes. In this doctoral thesis, we have varied the P/Al molar ratios using the dual-template synthesis technique. All phosphorus from the P-based OSDAs remain inside the zeolites after the thermal/hydrothermal treatments. The exhaustive characterization of the materials has allowed us to propose the Al-P species formed inside the zeolites responsible of the aluminium stabilization. Moreover, some phosphorus modified RTH and MFI zeolites were tested in the methanol to olefins (MTO) reaction. Finally, we have studied the influence of different parameters such as the Ag/Al ratio, the alkali cations or the presence of BrØnsted acid sites in the Ag-FAU zeolites and its implications in the NH3-SCO reaction. The Ag-FAU catalysts have been deeply characterized before, during and after the catalytic tests, identifying the Ag0 specie, which is the active centre for this reaction, and that metal particles are re-dispersed and oxidized under reaction conditions. / Martínez Ortigosa, J. (2021). Caracterización estructural de zeolitas por Resonancia Magnetica Nuclear y su aplicación como catalizadores [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165576

[ES] La presente tesis doctoral se sitúa en el marco de la síntesis de óxidos metálicos con aplicaciones en Catálisis Heterogénea para la obtención de productos de Química Fina de alto interés industrial. En este caso concreto se han estudiado los óxidos de manganeso de tipo criptomelana K-OMS2, los cuales resultan muy útiles para la fabricación de dispositivos electrónicos y como catalizadores, debido a sus propiedades redox, a su inocuidad a nivel medioambiental y a su bajo coste. En la primera parte de este trabajo se ha estudiado la síntesis de g - valerolactona mediante la carboesterificación de estireno y anhídrido acético empleando el óxido de manganeso dopado con cobre como catalizador, CuOx/K-OMS2. Los resultados catalíticos obtenidos en este trabajo mejoran los descritos previamente en la bibliografía con catalizadores homogéneos relacionados; y en definitiva presentan una mejora de las condiciones experimentales de trabajo. Al mismo tiempo, se ha conseguido dilucidar el mecanismo de reacción. Paralelamente se ha logrado demostrar la existencia de un efecto sinérgico - a nivel superficial - entre el Mn de la estructura y las especies de Cu(II) dispersas sobre la superficie de K-OMS2 que tiene su origen en los cambios a nivel electrónico que experimentan los átomos de Mn. A continuación, se presenta la síntesis de un nuevo material basado en la incorporación de centros de Ru(III) en la estructura del óxido de Mn de tipo criptomelana K-OMS2 a través de la sustitución isomórfica de los cationes Mn(III) originales. A partir de distintas técnicas de caracterización se ha logrado demostrar que el nuevo material está constituido exclusivamente por una monofase pura de K-OMS2, en la que el Ru(III) se ha incorporado perfectamente en la estructura de la red dando lugar a [Ru]-K-OMS2. Las consecuencias catalíticas de esta sustitución han sido estudiadas a partir de la reacción modelo de oxidación de alcoholes a aldehídos. Ello ha permitido constatar que la consecuencia principal de la incorporación de Ru(III) en la estructura es el debilitamiento del enlace Mn - O, lo cual facilita en gran medida la reducibilidad del óxido. Esto se traduce en una notable mejoría de los resultados catalíticos respecto del óxido de Mn original K-OMS2 e incluso de otros óxidos de Mn relacionados donde el Ru(III) se sitúa exclusivamente a nivel superficial. En una tercera parte de esta tesis, se describe el estudio teórico mediante técnicas electroquímicas de un efecto catalítico importante como es el spillover. De esta forma, mediante la técnica electroquímica de VIMP se han estudiado los procesos de spillover que tienen lugar en el óxido K-OMS2 cuando éste es depositado sobre un electrodo de Au. El proceso de spillover es clave para entender los procesos catalíticos que transcurren con difusión de oxígeno entre las distintas fases que conforman un catalizador metal/óxido (actuando este último como soporte). Además, el estudio de los fenómenos interfaciales relacionados con el movimiento de los átomos de oxígeno en un medio alcalino confirman el control por difusión del del proceso estudiado. Por último, estudios de resonancia paramagnética electrónica (EPR) del material de manganeso no dopado, K-OMS2; y del mismo óxido dopado con distintos elementos metálicos ([M]-K-OMS2 donde M= Co2+, Ni2+, Cu2+, Fe3+ y Ru3+) han demostrado la elevada concentración magnética de estos materiales fruto de la variedad de estados de oxidación del Mn (+2, +3 y +4) a nivel estructural y de los propios cationes metálicos incorporados en cada caso. Finalmente, la cinética de la reacción de oxidación de alcohol bencílico a benzaldehído en presencia de [Ru(2%)]-K - OMS2 se ha podido estudiar por EPR confirmando la formación de especies paramagnéticas de Mn y Ru en el transcurso de la misma. / [CA] La present tesi doctoral es situa en el marc de la síntesi d'òxids metàl·lics amb aplicacions en Catàlisis Heterogènia per a l'obtenció de productes de Química Fina d'alt interés industrial. En aquest cas concret s'han estudiat els òxids de manganès de tipus criptomelana, K -OMS2. En la primera part d'aquest treball s'ha tractat la síntesis de g - valerolactona a través de la reacció de carboesterificació entre l'estirè i l'anhídrid acètic utilitzant com a catalitzador l'òxid de manganès dopat amb coure, CuOx/K-OMS2. Els resultats catalítics obtinguts en aquest treball milloren els descrits en la bibliografia que utilitzen catalitzadors homogenis de la mateixa índole; y globalment presenten una millora de les condicions experimentals generals de treball. Al mateix temps, s'ha aconseguit dilucidar el mecanisme de reacció, el qual ha permès establir la coexistència de dos rutes de ciclació per a l'obtenció del producte. Paral·lelament s'ha aconseguit demostrar l'existència d'un efecte sinèrgic - a nivell superficial - entre el manganès de l'estructura i les espècies de Cu(II) disperses sobre la superfície de K - OMS2. Aquest efecte té com a origen els canvis que es produeixen a nivell electrònic en els àtoms de Mn i que milloren la reactivitat gràcies a la millor difusió dels àtoms d'oxigen estructural. A continuació, es presenta la síntesi d'un nou material basat en la incorporació de centres de Ru(III) en l'estructura de l'òxid de Mn de tipus criptomelana K - OMS2 a través de la substitució isomòrfica dels cations Mn(III) originals. A partir de diferents tècniques de caracterització s'ha aconseguit demostrar que el nou material està constituït exclusivament per una única fase pura de K - OMS2, on el Ru(III) s'ha incorporat perfectament en l'estructura de la xarxa constituint d'aquesta forma el material [Ru] - K - OMS2. Les conseqüències catalítiques d'aquesta substitució han estat estudiades a partir d'una reacció model: l'oxidació d'alcohols a aldehids. Això ha permès constatar que la conseqüència principal de la incorporació de Ru(III) és el debilitament de l'enllaç Mn - O, la qual facilita en gran mesura la reductibilitat de l'òxid. Això es tradueix en una millora substancial dels resultats catalítics respecte l'òxid de manganès original (K - OMS2) i també a altres òxids de manganès dopats superficialment amb Ru(III). En la tercera part d'aquesta tesis, es descriu l'estudi teòric mitjançant tècniques electroquímiques del spillover, un efecte catalític de gran importància i que s'origina en determinats suports metàl·lics. D'aquesta manera, a través de la tècnica electroquímica de (VIMP) s'han estudiat dits processos de spillover que tenen lloc en l'òxid de K - OMS2 quan es troba depositat sobre un elèctrode d'Au. El procés de spillover és clau per a poder entendre els processos catalítics que impliquen la difusió d'àtoms d'oxígens entre les diferents fases que constitueixen un catalitzador tipus metall - òxid, on aquest últim actua com a suport. A més a més, l'estudi dels fenòmens entre fases relacionats amb el moviment dels àtoms d'oxigen en un medi alcalí confirmen el control per difusió del procés d'estudi. Finalment, els estudis de ressonància paramagnètica electrònica (EPR) del material de manganès no dopat, K - OMS2; y del mateix òxid dopat amb diferents elements metàl·lics ([M] - K - OMS2 on M = Co2+, Ni2+, Cu2+, Fe3+ i Ru3+) han demostrat l'elevada concentració magnètica d'aquests materials degut a la gran varietat d'estats d'oxidació que presenta el Mn (+2, +3 i +4) a nivell estructural i dels propis cations metàl·lics incorporats en cadascun dels casos. Per altra banda, l'elevada conductivitat elèctrica que presenten aquests materials dopats isomòrficament. Finalment, s'ha estudiat per mitjà d'aquesta tècnica la reacció d'oxidació de l'alcohol benzílic en presència de [Ru(2%) - K - OMS2. L'est / [EN] The present doctoral thesis is set within the synthesis of metallic oxides which can be used as heterogeneous catalyst for different purposes, as the of fine chemicals in the industry. We have studied the manganese oxides (IV) - type, cryptomelane (K - OMS2) that present numerous applications such as electronic devices, chemical sensors, for chemical separations and catalysts. It is due to the redox properties, benign for the environment and low cost. In the first part of this work, the synthesis of g - valerolactones have been obtained by a carboesterification reaction between styrene and anhydride acetic. Copper doped catalyst, CuOx/K-OMS2, has been used for this reaction. It has been able to improve the results obtained by homogeneous catalysts and the experimental conditions could also be smoothed. By the same token, reaction accounts for two possible reaction mechanisms. Moreover, a clear synergistic effect between copper and manganese - dispersed along the K - OMS2 surface - has been devised for CuOx/K-OMS2. This effect seems to come from electronic changes that are produced in the manganese atoms. Then, a new material was synthesized. It consisted on the insertion of ruthenium(III) species, Ru3+, into the manganese - oxygen framework (K - OMS2). This process was carried on trough an isomorphic substitution of structural manganese(III) cations for Ru3+. By combining X-ray diffraction, Raman, IR, transmission and scanning electron microscopy, differential and gravimetric thermal analysis and H2-temperature programmed¿ it can be said that the new material is a pure monophasic material containing ruthenium species isomorphically incorporated into the lattice. The most important consequence of the isomorphic substitution of Ru is the weakening of the Mn - O bond, a fact that has clear catalytic implications. In order to prove it, the oxidation of alcohols was taken as a model reaction, showing a complete selectivity towards the aldehyde and a clear improvement of the catalytic properties with respect the undoped catalyst (K-OMS2). Results obtained are better than other Ru(III) doped cryptomelane materials in which ruthenium species are deposited exclusively on the surface. The heterogeneity of the process has been confirmed and the catalyst has been recovered and reused without a significant loss of activity and catalytic properties. In another part of this thesis includes the theoretical study, using interface electrochemical techniques, of the spillover phenomena very common in catalytic reactions where metal supported catalysts are used. So, the voltammetry of immobilized particle methodology (VIMP) has been used in order to study spillover in K - OMS2 materials deposited on Au electrodes. The comprehension of this process has a huge importance in order to explain the interfacial oxygen atoms mobility in a metal - oxide type catalyst, where the oxide acts as a support. Also, the study of interfacial phenomena in alkaline media shows that are controlled by diffusion. Finally, electronic paramagnetic resonance (EPR) studies for the undoped (K - OMS2) and for doped materials [M] - K - OMS2 (where M = Co2+, Ni2+, Cu2+, Fe3+ and Ru3+) showed a high magnetic concentration due to several manganese species, i.e. Mn2+, Mn3+ and Mn4+, as well as, the metallic species incorporated. For the case of doped materials [M] - K - OMS2 (M = Co2+, Ni2+, Cu2+), we have not been able to elucidate the individual contribution of the cation respect to the Mn - O framework signal. But, despite this, we could detect that different ruthenium content into the K - OMS2 structure could induce the creation of different magnetic domains along the lattice. Lastly, EPR ex situ studies on the oxidation reaction of alcohol to benzaldehyde using [Ru(2%)]-K-OMS2 could confirm that Mn and Ru paramagnetic species are involved in the reaction mechanism. / Sabaté Fornons, F. (2021). Estudio, síntesis y caracterización de óxidos de manganeso de tipo criptomelana y aplicaciones catalíticas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/167054

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sergioramin_tese.pdf: 5594028 bytes, checksum: 78bfa3ad01874a071e27eb7637a874df (MD5) Previous issue date: 2003-11-21 / Proton magnetic resonance spectroscopy is an noninvasive method that allows the detection of metabolic and biochemical detection of areas of the brain. This investigation focused on the clinical applications of proton MR spectroscopy in patients with focal brain lesions, considering the possibility of differentiate the normal brain tissue of pathological, neoplasic of non-neoplasic disorders, brain neoplasms to each other and similar lesions identified by the magnetic resonance imaging. A total of 308 proton magnetic resonance spectroscopies in 287 patients with focal brain lesions, 147 (51.2%) males and 140 (48.8%) females, was divided into three groups: Group I - 169 exams of patients with brain neoplasic; Group II - 58 exams of patients with non-neoplasic focal brain lesions, and Group III - 32 exams of individuals without lesions. Single voxel proton MR spectroscopy with echo time 136 ms was the method used. The qualitative analysis of the peaks of metabolites N-acetyl aspartate (Naa - 2,0 ppm), creatine (Cr - 3,0 ppm) and choline (Cho - 3,2ppm), expressed in graph, and quantitative by means of the calculation of the ratios Naa/Cr, Co/Cr and Co/Naa through height measurement of the peaks in the graph. The statistical analysis included Kruskal-Wallis test and principal component analysis. In most of spectroscopies performed in patients of Group I, there was an accentuated increase of Cho peak and reduction of Naa; in Group II slight increase of Cho and decrease of Naa was observed, while in the individuals of Group III Naa was the larger peak, corresponding to the double of the height of the Cho and Cr peaks. Lipids (0.9 and 1.3 ppm), that generally indicate necrosis, was detected more usually in malignant neoplasms (multiforme glioblastoma and metastases) and inflammatory process by toxoplasmosis. Aminoacids (0.9 ppm inverted) were detected only in pyogenic abscesses. Median values of Naa/Cr, Co/Cr and Cho/Naa ratios in Group I were 0.75, 3.00, and 4.00; 1.13, 1.20, and 0.92 in Group II; and 2.00, 0.76, and 0.40 in group III, respectively. With the ratios studied, it was possible differentiate significantly the three groups (p<0.001). The clinical application of the proton MR spectroscopy is useful to the elucidation of the etiological diagnosis of focal brain lesions. Metabolic pattern obtained by proton spectroscopy is distinct between normal brain tissue and pathological, occurring significant difference between neoplasic of non-neoplasic disorders. Proton magnetic resonance spectroscopy contribute to differentiate focal brain lesions similar to the magnetic resonance imaging exam. / A espectroscopia de prótons por ressonância magnética é um método não invasivo que possibilita a detecção de alterações metabólicas e bioquímicas de áreas do encéfalo. Este estudo teve como objetivo avaliar a aplicação clínica da espectroscopia de prótons por ressonância magnética em pacientes com lesões encefálicas focais, considerando-se a possibilidade de diferenciar tecido encefálico normal do patológico, lesões neoplásicas de não neoplásicas, neoplasias encefálicas entre si e lesões similares identificadas pela imagem por ressonância magnética. Foram estudados prospectivamente 308 exames de espectroscopia de prótons por ressonância magnética em 287 pacientes com lesões encefálicas focais, sendo 147 do sexo masculino (51,2%) e 140 do feminino (48,8%). Os exames foram divididos em três grupos: Grupo I - 169 exames de pacientes com neoplasias encefálicas; Grupo II - 58 exames de pacientes com lesões encefálicas focais não neoplásicas e Grupo III - 32 exames como grupo controle. Para realização da espectroscopia de prótons por RM foi utilizado o método single voxel com tempo de eco de 136 ms. Foram feitas análises qualitativa do comportamento dos picos dos metabólitos N-acetilaspartato (Naa - 2,0 ppm), creatina (Cr - 3,0ppm) e colina (Co - 3,2 ppm), expressos em gráfico, e quantitativa por meio do cálculo das razões Naa/Cr Co/Cr e Co/Naa, efetuado com base na amplitude do pico. A análise estatística incluiu teste de Kruskal-Wallis e análise de componentes principais. Na maioria das espectroscopias feitas em pacientes do Grupo I, houve aumento acentuado do pico de Co e redução do pico de Naa, nos exames do grupo II, leve aumento Co e redução de Naa, enquanto nos indivíduos do Grupo III nos exames o pico de Naa sempre foi o maior, correspondendo ao dobro da altura dos picos de Co e Cr. O metabólito lipídios (0,9 e 1,3 ppm), que geralmente indica necrose, foi detectado mais comumente em neoplasias malignas (glioblastoma multiforme e metástases) e processo inflamatório por toxoplasmose. Os aminoácidos (0,9 ppm invertido) foram detectados exclusivamente em abscessos piogênicos. Os valores das medianas das razões Naa/Cr, Co/Cr e Co/Naa nos exames dos pacientes do grupo I foram 0,75, 3,00 e 4,00; no grupo II 1,13, 1,20 e 0,92 e no grupo III 2,00, 0,76 e 0,40, respectivamente. Com as razões estudadas, foi possível diferenciar significantemente os três grupos (p<0,001). A aplicação clínica da espectroscopia de prótons por ressonância magnética é útil para a elucidação do diagnóstico etiológico de lesões encefálicas focais. O padrão metabólico obtido pela espectroscopia de prótons é distinto entre tecido encefálico normal e patológico, havendo também diferença significante entre lesões neoplásicas e não neoplásicas. A espectroscopia de prótons por ressonância magnética contribui para diferenciar lesões encefálicas focais similares ao exame de imagem por ressonância magnética

Diffusion Tensor Imaging (DTI) is a new magnetic resonance imaging modality capable of producing quantitative maps of microscopic natural displacements of water molecules that occur in brain tissues as part of the physical diffusion process. This technique has become a powerful tool in the investigation of brain structure and function because it allows for in vivo measurements of white matter fiber orientation. The application of DTI in clinical practice requires specialized processing and visualization techniques to extract and represent acquired information in a comprehensible manner. Tracking techniques are used to infer patterns of continuity in the brain by following in a step-wise mode the path of a set of particles dropped into a vector field. In this way, white matter fiber maps can be obtained. / La imatge amb tensor de difusió (DTI) és una nova modalitat de ressonància magnètica capaç de generar mapes del desplaçament a nivell microscòpic de l’aigua a dins del teixits del cervell com a part del procés físic de la difusió. Aquesta tècnica ha esdevingut una important eina en la investigació de les estructures i funcions cerebrals perquè ens permet tenir dades in vivo de l’orientació de les fibres de matèria blanca. Per aplicar el DTI en la pràctica clínica cal extreure i representar la informació de forma entenedora aplicant tècniques i processos de visualització especialitzats. Es poden utilitzar tècniques de tractografia per tal de trobar patrons de continuïtat dins del cervell, a partir de fer el seguiment pas a pas del camí seguit per un conjunt de partícules que es deixen en un camp vectorial. D’aquesta forma és com s’obtenen els mapes de fibres de matèria blanca.

Prostate segmentation in trans rectal ultrasound (TRUS) and magnetic resonance images (MRI) facilitates volume estimation, multi-modal image registration, surgical planing and image guided prostate biopsies. The objective of this thesis is to develop computationally efficient prostate segmentation algorithms in both TRUS and MRI image modalities. In this thesis we propose a probabilistic learning approach to achieve a soft classification of the prostate for automatic initialization and evolution of a deformable model for prostate segmentation. Two deformable models are developed for the TRUS segmentation. An explicit shape and region prior based deformable model and an implicit deformable model guided by an energy minimization framework. Besides, in MRI, the posterior probabilities are fused with the soft segmentation coming from an atlas segmentation and a graph cut based energy minimization achieves the final segmentation. In both image modalities, statistically significant improvement are achieved compared to current works in the literature. / La segmentació de la pròstata en imatge d'ultrasò (US) i de ressonància magnètica (MRI) permet l'estimació del volum, el registre multi-modal i la planificació quirúrgica de biòpsies guiades per imatge. L'objectiu d'aquesta tesi és el desenvolupament d'algorismes automàtics per a la segmentació de la pròstata en aquestes modalitats. Es proposa un aprenentatge automàtic inical per obtenir una primera classificació de la pròstata que permet, a continuació, la inicialització i evolució de diferents models deformables. Per imatges d'US, es proposen un model explícit basat en forma i informació regional i un model implícit basat en la minimització d'una funció d'energia. En MRI, les probalitats inicials es fusionen amb una imatge de probabilitat provinent d'una segmentació basada en atlas, i la minimització es realitza mitjançant tècniques de grafs. El resultat final és una significant millora dels algorismes actuals en ambdues modalitats d'imatge.

Durante los últimos años, ha adquirido importancia creciente el estudio de la interacción radiación visible-materia (fotónica), en la que la primera queda confinada a volúmenes de dimensiones mucho menores que la longitud de onda de la luz. El conocimiento de los procesos físicos que ocurren en dicha interacción permiten, entre otras cosas, el desarrollo de innumerables aplicaciones en diversos campos de la ciencia y la tecnología que abarcan desde la biomedicina hasta las telecomunicaciones. La materia en escala nanométrica presenta propiedades ópticas, eléctricas, y magnéticas muy diferentes de las que posee en estado macroscópico. El estudio de las propiedades ópticas de estructuras nanométricas constituye un área de gran importancia no totalmente resuelta para el posible desarrollo de nuevos materiales y aplicaciones. Esta Tesis combina un aspecto de desarrollo experimental y otro relacionado con el modelado teórico de las propiedades ópticas de nanoestructuras esféricas simples y núcleo-recubrimiento con el fin de complementar, reforzar y enriquecer la interpretación de los resultados obtenidos. El desarrollo experimental está relacionado con la fabricación de partículas nanométricas y subnanométricas en medios líquidos por ablación láser de blancos sólidos de cobre y plata con pulsos ultracortos de Ti:Za, a diferentes energías y en distintos medios. Asimismo se obtienen espectros de extinción óptica y Raman a partir de las suspensiones coloidales generadas. El aspecto teórico de esta Tesis abarca el modelado teórico de la función dieléctrica compleja de cobre y plata, y el estudio por separado del comportamiento de la contribución de los electrones libres y ligados considerando las modificaciones por tamaño para radios menores a 10 nm. Teniendo en cuenta estas correcciones, se analizan los coeficientes de extinción de ambos metales para distintos tamaños de partículas nanométricas y subnanométricas y diferentes estructuras en función de la longitud de onda. A partir del ajuste de los espectros de extinción experimentales de las suspensiones coloidales generadas para ambos metales nobles, se determina la composición, estructura, configuración y distribución de tamaños. Por otra parte, se presentan aplicaciones orientadas al diseño de dos tipos de sensores plasmónicos de oxígeno: uno de ellos, basado en espectroscopía de extinción óptica de nanopartícula aislada de plata, y el otro de películas de plata de espesor nanométrico fundamentado en la resonancia del polaritón plasmón superficial en la configuración de Kretschmann. Para ambos casos, la presencia de oxígeno se determina a través de la medición del espesor de óxido de plata crecido sobre la nanoestructura de plata. Finalmente, mediante el análisis de determinados parámetros característicos del espectro de extinción de las nanopartículas aisladas de plata, se establece un protocolo sencillo para conocer el tamaño del radio del núcleo y el espesor del recubrimiento de óxido. Para el caso del sensor de película delgada de plata, el estudio del comportamiento de parámetros característicos como el mínimo de la reflectividad, ancho total a altura media y reflectividad a determinados ángulos de la multicapa de plata-óxido de plata para polarizaciones de onda p y s, permite establecer un protocolo de medición de reflectividad híbrido de Resonancia del Polaritón Plasmón Superficial - Acoplamiento del Modo de Guía de Onda Óptica para determinar y controlar in situ el espesor de la capa de óxido durante el proceso de crecimiento. / In recent years, it has become increasingly important the study the visible radiation-matter interaction field (photonics), wherein the former is confined to volume dimensions much smaller than the wavelength of light. Knowledge of the physical processes that occur in such interactions allow, among other things, the development of numerous applications in various fields of science and technology ranging from biomedicine to telecommunications. Nanoscale material present optical, electrical, and magnetic properties very different from those observed in macroscopic state. The study of the optical properties of nanometric structures is an area of great importance not fully resolved for the possible development of new materials and applications. This Thesis combines an experimental aspect and a theoretical modeling of the optical properties of simple and core-shell spherical nanostructures in order to complement, enhance and enrich the interpretation of the results. Experimental development is related to the manufacture of nanometric and subnanometric particles in liquid media by laser ablation of solid copper and silver targets by ultrashort pulsed Ti:Sa laser, at different energies and different media. Likewise, optical extinction spectra and Raman spectra are obtained from the generated colloidal solutions. The theoretical aspect of this Thesis covers theoretical modeling of complex dielectric function of copper and silver, and the separate study of the behavior of the contribution of free and bound electrons considering changes by size for radii smaller than 10 nm. Given these corrections, an analysis of the extinction coefficients of both metals for different nanometric and subnanometric particle sizes proceeds. From the fit of the extinction spectra of the experimentally generated colloidal suspensions for both noble metals, composition, structure, configuration and size distribution could be determined. Applications are oriented to the design of two types of plasmonic oxygen sensors: one based on optical extinction spectroscopy of single silver nanoparticle and the other is based on surface plasmon polariton resonance of nanometric thickness silver films based on Kretschmann configuration. For both cases, the presence of oxygen is determined by measuring the thickness of oxide grown on the silver nanostructure. Finally, by analyzing certain characteristic parameters of the extinction spectrum of single silver nanoparticles, a simple core radius - shell thickness sizing protocol can be developed. In the case of thin-film silver sensor, studying the behavior of characteristic parameters such as minimum reflectivity, full width at half maximum and fixed-angle reflectivity of the multilayer silver-silver oxide p and s wave polarizations, protocol allows for a measurement of reflectivity hybrid Surface Plasmon Polariton Resonance - Coupling Mode Optical Waveguide to determine and monitor in situ the thickness of the oxide layer during the growth process.

La investigación y desarrollo de líquidos iónicos a temperatura ambiente (RTILsl va cobrando mayor importancia, como una necesidad de contar con materiales y sustancias químicas apropiados para diversos procesos químico-industriales, así como al creciente uso de ciertas fuentes alternativas de energía, más llevaderos con nuestro medio ambiente. En este artículo se hace una reseña sobre los líquidos iónicos, sus propiedades físicas y de transporte, aplicaciones presentes y futuras. / Room temperature ionic liquids (RTILs): Properties, applieations and future prospeetsResearch and development of room-temperatureionic I iquids (RTILs) is becoming more important, as a need to count with materials and chemical substances suitable for several processes in chemical industries, as well as for the growing use of alternative sources of energy, much more friendly with our environment. In this paper is presented a review on ionic liquids, their physical and transport properties, current and future applications