Los ecosistemas andinos están considerados como unos de los más amenazados a nivel mundial y su ictiofauna nativa es una de las más vulnerables debido al alto grado de endemicidad y a la gran variedad de impactos antrópicos que les afectan. Por lo tanto, se ha explorado el estado actual de la ictiofauna del lago Titicaca y las relaciones tróficas entre las especies introducidas y las nativas mediante el uso del análisis de isótopos estables (SIA) (Capítulo 1). SIA demostró que además de los efectos generados por la depredación, las especies exóticas comparten los mismos nichos tróficos con las especies nativas por lo que pueden competir por recursos alimenticios similares (principalmente con las especies pelágicas). Entre éstas, los individuos de Odontesthes bonariensis con tallas mayores a 90 mm presentan un cambio de alimentación relacionado con el consumo de peces. Por otra parte, la ictiofauna nativa presenta un nivel trófico similar, pero al mismo tiempo, una marcada segregación espacial relacionada con el uso de diferentes hábitats y el consumo de diferentes presas, habiendo en términos generales, especies más generalistas que especializadas por un determinado tipo de alimento. Una vez determinada la estructura íctica actual del lago, se estudiaron los efectos causados por los crecientes problemas de contaminación (principalmente por metales pesados) en algunas de las especies más consumidas y en algunos compartimentos del ecosistema (agua y sedimentos) (Capítulo 2). La concentración de Pb en agua y la de Cu, Zn, Cd y Hg en los tejidos de O. bonariensis, Orestias luteus. Orestias agassii y Trichomycterus rivulatus sobrepasaron los límites establecidos para consumo humano por lo que se aconseja un mayor control en las políticas de gestión del lago. Las mayores concentraciones de dichos metales estuvieron asociadas a mayores contenidos de materia orgánica y fueron encontradas en las localidades cercanas a los ríos tributarios influenciadas por actividades mineras (principalmente en la desembocadura del río Ramis). Esta situación generó que se probara la aplicación de biomarcadores hematológicos como herramientas no invasivas para la detección de los desajustes causados por la contaminación de xenobióticos, antes de que tengan consecuencias letales en las poblaciones de peces (Capítulo 3). La frecuencia relativa de eritrocitos con anormalidades nucleares ENAs (mellados, lobulados, con micronúcleos), eritrocitos inmaduros, y degenerados, se incrementó al aumentar las concentraciones de Cu, Zn, Cd, Hg y Co y algunas variables ambientales como los nitritos, el oxígeno disuelto y la conductividad, lo que generó una respuesta por parte del sistema inmune desencadenando un proceso de monocitosis. A pesar de que los efectos de los xenobióticos fueron corroborados, se necesitan conocer los valores de referencia de los parámetros hematológicos y su variabilidad temporal en experimentos dosis-repuesta en laboratorio para validar su uso como biomarcadores del estado de salud de las especies del lago. Todos estos factores antrópicos han generado en las últimas décadas un descenso en las pesquerías del lago cercano al 90%. Así pues, se utilizaron dos tipos de redes de muestreo científico para dilucidar los mejores tamaños de malla para capturar individuos maduros de las especies más abundantes, con la finalidad de mejorar la gestión de los recursos de forma sostenible (Capítulo 4). Las mejores tallas para la captura de individuos maduros de Oncorhynchus mykiss, O. bonariensis y Orestias ispi son 29, 24 y 8 mm respectivamente. Sin embargo, para la gran mayoría de las especies nativas es necesario hacer un estudio de su biología reproductiva para poder tomar medidas de ordenamiento pesquero. Los resultados aportan información novedosa que puede ser aplicada en la monitorización del estado de salud y en el manejo de las comunidades ícticas en beneficio de su conservación. / Andean ecosystems and their native fish fauna are considered among the most threatened and vulnerable ones worldwide due to their high degree of endemicity and the variety of anthropogenic impacts that affect them. Therefore, this thesis has explored the current state of the fish fauna from Lake Titicaca and the trophic relationships between native and introduced species by using stable isotope analysis (SIA) (Chapter 1). As well as the effects caused by predation according to SIA, alien and native species may be sharing the same trophic niche. Probably, these alien species are competing for similar food resources with the native species, especially the pelagic ones. Additionally, the pollution effects caused by the growing population were studied by analyzing heavy metals in water, sediment, and in the most consumed species (Chapter 2). These results revealed that Pb concentration in water as well as Cu, Zn, Cd and Hg concentration in the tissues of Odontesthes bonariensis, Orestias luteus, Orestias agassii and Trichomycterus rivulatus exceeded the threshold for human consumption. This scenario suggests the need for a greater control over the management policies in the lake. The highest concentrations of these metals were associated with higher organic matter content, which were found in the localities near tributary rivers influenced by mining activities (mainly in Ramis River mouth). In addition, haematological biomarkers were tested as a tool to detect adverse effects of pollution before they have lethal consequences for fish populations (Chapter 3). Increases in the percentage of erythrocyte nuclear abnormalities, immature and karyorheic erythrocytes and monocytosis were associated with high heavy metal and environmental parameter concentrations such as nitrites, conductivity or dissolved oxygen. All these human factors have probably generated a ca. 90% decline in fish landings in the lake during the last 30 years. In order to ensure the sustainability of fish populations, two types of scientific sampling gillnets were tested to elucidate the best mesh sizes to capture mature individuals of the most abundant species (Chapter 4). The results provide new information that can be applied in monitoring the health and management of fish communities to benefit conservation.

Tesi realitzada a l'Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) / Studies have proven that the desired signal for Magnetotellurics (MT) in the electromagnetic (EM) field can be regarded as 'quasi stationary' (i.e. sufficiently stationary to apply a windowed Fourier transform). However, measured time series often contain environmental noise. Hence, they may not fulfill the stationarity requirement for the application of the Fourier Transform (FT) and therefore may lead to false or unreliable results under methods that rely on the FT. In light of paucity of algorithms of MT data processing in the presence of non stationary noise, it is the goal of this thesis to elaborate a robust, non stationary algorithm, which can compete with sophisticated, state-of-the-art algorithms in terms of accuracy and precision. In addition, I proof mathematically the algorithm's viability and validate its superiority to other codes processing non stationary, synthetic and real MT data. Non stationary EM data may affect the computation of Fourier spectra in unforeseeable manners and consequently, the traditional estimation of the MT transfer functions (TF). The TF estimation scheme developed in this work is based on an emerging nonlinear, non stationary time series analysis tool, called Empirical Mode Decomposition (EMD). EMD decomposes time series into Intrinsic Mode Functions (IMF) in the time-frequency domain, which can be represented by the instantaneous parameters amplitude, phase and frequency. In the first part of my thesis, I show that time slices of well defined IMFs equal time slices of Fourier Series, where the instantaneous parameters of the IMF define amplitude and phase of the Fourier Series parameters. Based on these findings I formulate the theorem that non stationary convolution of an IMF with a general time domain response function translates into a multiplication of the IMF with the respective spectral domain response function, which is explicitly permitted to vary over time. Further, I employ real world MT data to illustrate that a de-trended signal's IMFs can be convolved independently and then be used for further time-frequency analysis as done for MT processing. In the second part of my thesis, I apply the newly formulated theorem to the MT method. The MT method analyses the correlation between the electric and magnetic field due to the conductivity structure of the subsurface. For sufficiently low frequencies (i.e. when the EM field interacts diffusively), the conductive body of the Earth acts as an inductive system response, which convolves with magnetic field variations and results in electric field variations. The frequency representation of this system response is commonly referred to as MT TF and its estimation from measured electric and magnetic time series is summarized as MT processing. The main contribution in this thesis is the design of the MT TF estimation algorithm based on EMD. In contrast to previous works that employ EMD for MT data processing, I (i) point out the advantages of a multivariate decomposition, (ii) highlight the possibility to use instantaneous parameters, and (iii) define the homogenization of frequency discrepancies between data channels. In addition, my algorithm estimates the transfer functions using robust statistical methods such as (i) robust principal component analysis and (ii) iteratively re-weighted least squares regression with a Huber weight function. Finally, TF uncertainties are estimated by iterating the complete robust regression, including the robust weight computation, by means of a bootstrap routine. The proposed methodology is applied to synthetic and real data with and without non stationary character and the results are compared with other processing techniques. I conclude that non stationary noise can heavily affect Fourier based MT data processing but the presented non stationary approach is nonetheless able to extract the impedances correctly even when the other methods fail.

In the field of biophysics, the study of the thermodynamic characteristics of biomolecules, such as DNA, RNA or proteins, allows us to understand more about the building blocks of life. The thermodynamic characterization of the biomolecule gives us clues as to their functions and capabilities inside every living organism. The thermodynamic characterization of nucleic acids describes how temperature affects the stability and the structure of double stranded DNA. The melting temperature of DNA (T(M)) is defined as the temperature at which half of the DNA strands in a bulk solution experiment are in the double stranded DNA (dsDNA) or random coil configuration and half of the DNA are in the single-stranded DNA (ssDNA) configuration. Using T(M), it has been possible to experimentally determine the thermodynamic parameters of Delta-G, Delta-H and Delta-S. Viceversa, when the thermodynamic parameters of a given nucleic acid sequence are known, the TM can be predicted. This effect has important applications for biomolecule techniques such as PCR (Polymerase chain reaction) or sequencing. Traditionally thermodynamic properties of DNA have been determined using bulk techniques such as calorimetry or UV absorbance. In both cases the melting temperature has been determined by changing the temperature or pH of the entire sample. Over the past two decades single molecule force spectroscopy has been established as a powerful, accurate and bulk-complementary method of characterizing the thermodynamics of nucleic acids. Optical trapping is an experimental technique which allows force to be exerted on a micrometric particle by using the radiation pressure of light. The miniTweezers (mT) is the newest generation of optical tweezers instruments. This instrument can be used to exert and measure forces in a range between 1-200 pN and has unprecedented resolution (0.1 pN in force an around 1 nm in distance) with very high thermal and noise stability. Optical trapping is very useful in the field of molecular biology because it allows forces to be exerted on single biomolecules bonded to the micrometric particle. This technique is used to carry out pulling experiments on single molecules allowing us to study the mechanical, thermodynamic and kinetic properties of the molecule. Mechanical melting or unzipping is a process that consists of pulling apart the two strands of the dsDNA until the base pairs are disrupted and the molecule converts into ssDNA. In this case, and in contrast to other techniques, force, rather than temperature or pH, is used to open the molecule. Past experiments have shown that better resolution can be obtained using single molecule techniques than can be obtained using bulk experiments. Although force unzipping provides a direct estimation of Delta-G at room temperature, extracting the value of TM always requires the determination of the Delta-H and Delta-S contributions and until now has not been reliable accomplished. / En el campo de la biofísica, el estudio de las características termodinámicas de las biomoléculas, como ADN, ARN o proteínas, permite conocer más sobre los componentes básicos de la vida. La caracterización termodinámica de las biomoléculas nos proporciona pistas sobre sus funciones y capacidades dentro de un organismo vivo. La caracterización termodinámica de los ácidos nucleicos describe como la temperatura afecta la estabilidad y la estructura de la doble cadena de ADN. La temperatura de melting del ADN (TM) se define como la temperatura a la cual la mitad de las moléculas de ADN disueltas en una solución se encuentran en configuración de doble cadena (dsDNA) y la otra mitad se encuentra en la configuración de cadena individual (ssDNA). Conociendo el valor de la TM es posible determinar experimentalmente los parámetros termodinámicos: Delta-G, Delta-H y Delta-S. Viceversa, cuando los parámetros termodinámicos de la secuencia de un ácido nucleico es conocido, la TM puede ser predecida. Este efecto tiene importantes aplicaciones en técnicas de biología molecular como PCR (en inglés Polymerase chain reaction) o secuenciación. Tradicionalmente las propiedades termodinámicas del ADN han sido medidas utilizando técnicas de volumen como calorimetría o absorbancia de UV. En ambos casos la TM ha sido calculada modificando la temperatura o el pH de toda la muestra. En las pasadas dos décadas, las técnicas de espectroscopía de fuerzas sobre moléculas individuales, han sido reconocidas como técnicas de un gran valor y precisión cuyos resultados en el estudio de la caracterización termodinámica pueden ser considerados perfectamente complementarios a los medidos en técnicas de volumen. La técnica de atrapamiento óptico es una técnica experimental la cual permite ejercer fuerza sobre una partícula micrométrica utilizando la presión de radiación de la luz. Las minipinzas (en inglés minitweezers) es una nueva generación a los instrumentos de pinzas ópticas. Este instrumento puede ser usado para ejercer y medir fuerzas en un rango de entre 1-200pN y con una resolución en fuerza y distancia sin precedentes. El atrapamiento óptico es muy útil en el campo de la biología molecular permitiendo ejercer fuerzas sobre biomoléculas individuales enganchadas. Esta técnica es usada para llevar a cabo experimentos de estiramiento sobre moléculas individuales permitiendo el estudio de las propiedades mecánicas, termodinámicas y cinéticas de la molécula bajo estudio. El experimento de unzipping o melting mecánico es un proceso que consiste en separar las dos hebras de la dsDNA hasta que los enlaces entre los pares de bases complementarios son deshechos y la molécula se convierte en ssDNA. En este caso la fuerza es usada como medio para abrir la molécula, en vez de la temperatura o el pH como en otras técnicas. Pasados experimentos han mostrado que podemos obtener mejor resolución utilizando técnicas de moléculas individuales que utilizando técnicas en volumen. Aunque la fuerza de unzipping nos proporciona una estimación directa de Delta-G a temperatura ambiente, para poder extraer el valor de TM requiere conocer las contribuciones de Delta-H y Delta-S y hasta ahora no ha sido posible. Para llevar a cabo una completa caracterización termodinámica de ácidos nucleicos es importante conocer ambas magnitudes (Fuerza y Temperatura). El mejor camino para hacer este análisis es llevar a cabo experimentos de unzipping sobre moléculas individuales de ADN a diferentes temperaturas. Por ello hemos desarrollado un novedoso instrumento de pinzas ópticas con un controlador de temperatura que nos permite modificar y cambiar la temperatura de manera local y rápida. Se ha usado un específico láser calentador con una longitud de onda con una alta absorción en agua que permite cubrir un amplio rango de temperaturas. Este instrumento nos permite grabar diversas curvas de fuerza/extensión para una molécula individual a varias temperaturas con una buena estabilidad térmica y mecánica. Este diseño tiene ciertas mejoras para reducir la convección, el cual ha sido un grave problema en previos equipos calentados a través de un láser. Este equipo ha sido usado para hacer experimentos de ADN, lo que nos ha permitido hacer un análisis promediado de Delta-G, Delta-S y Delta-H entre pares de bases en un rango de temperatura entre 5ºC y 50ºC.

The main scope of this doctoral thesis was the evaluation of micro- and non-destructive techniques applied to artwork characterization. The need to study capabilities and limitations of these techniques arises from their increased use in the field of Cultural Heritage, without sufficient previous evaluation. Oil paintings, photographs and a large metal alloy object were investigated as representatives of three important artwork categories. Chapter 1 is an overview of the material properties of the artwork types investigated. Chapter 2 presents the study of the detection limits and the evaluation of the reproducibility of SEM-EDS and micro-FTIR in the application to paint layer investigation. Despite the good quality of the obtained spectra and the high sensitivity of these techniques, the low amount of material and the distribution of the different compounds across the sample made it difficult to obtain representative results. These problems could partially be overcome by analysing large areas rather than spots for SEM-EDS and performing replicates on different points of the specimen for micro-FTIR. Moreover, the capacities and limitations of midIR-FORS when employed to the examination of oil paintings were evaluated. It has been proved that the detection limits for this kind of set-up are especially high, although the major areas investigated permit to achieve better reproducibility and more representative information with respect to micro-FTIR. The physical feature/roughness of the analysed surface is a critical factor that may cause distortions in the spectra and be responsible for a decreased signal-to-noise ratio. It was achieved the creation of pigment mapping of oil paintings by means of midIR-FORS and multivariate methods. In a comprehensive study, the optimal data pre-processing methods as well as a protocol for the application of PCA and PLS-DA for FORS spectra modelling have been proposed. Furthermore, these methods were successfully applied to investigate and prove the influence of the surface roughness on the variability of the FORS spectra. Chapter 3 is focused on the assessment of the palette that was used by Pablo Picasso during the first years of his artistic career. The non-destructive punctual analysis techniques allowed achieving mappings of the elements/compounds detected across the entire surface of six portraits and it was possible to obtain a wide information about all the different regions of the artworks. In this study, it has been confirmed that an important limitation of this kind of techniques is the lack of information about the in depth composition and materials distribution, which has been partially overcome with the simultaneous and accurate evaluation of all available data complemented with NIR reflectography and XR radiography. In Chapter 4 the establishment of a procedure for faded silver image recovery in old photographs using XRF spectroscopy is proposed. The optimization of the method for sulphur detection in a first step, and the possibility to investigate two emblematic cases of silver images with this method allowed the demonstration of a relation between sulphur and silver, which is a key to the identification of high density areas that have lost the silver component over time. Chapter 5 present the study of the optimization and application of an analytical method for the characterization of ancient bronze objects. The unique opportunity to follow the analysis of the Donatello’s San Lorenzo Pulpit from the sampling to the ICP determinations allowed the investigation of all the possible sources of data variability. Thus, it was possible to compare the different parts of the structure and establish relations between the compositions of different samples that will be used by the conservator to complement the stylistic and historic study of the artwork. / El objetivo principal de la tesis es la evaluación de técnicas micro- y no destructivas para la caracterización material de obras de Patrimonio. Pinturas al óleo, fotografías antiguas y un objeto metálicos de gran formato se analizaron como representantes de tres importantes categorías artísticas. En el Capítulo 1 se presenta una introducción sobre los aspectos materiales y estructurales de las obras investigadas. El Capítulo 2 está dedicado a la determinación del límite de detección y reproducibilidad de Microscopia Electrónica de Rastreo (Scanning electron microscopy with Energy Dispersive X-Ray analysis, SEM-EDS), Espectroscopia de infrarrojo en transmisión (Fourier transform infrared spectroscopy, micro- FTIR) y en modalidad remota una sonda de fibras ópticas (mid infrared fiberoptics reflectance spectroscopy midIR-FORS). En el caso específico del midIR-FORS se ha demostrado la capacidad de métodos multivariantes para la modelización de los espectros obtenidos con tal técnica, y la creación de mapas de distribución de pigmentos a lo largo de la superficie de pinturas al óleo. El Capítulo 3 se centra en el estudio de la paleta usada por Pablo Ruiz Picasso durante sus primeros años de producción artística mediante el análisis no-destructivo de seis retratos conservados en el Museo Picasso de Barcelona. En el Capítulo 4 se propone un método analítico optimizado para la detección de azufre en fotografías antiguas (silver print image) mediante Fluorescencia de Rayos-X (X-Ray Fluorescence XRF) y un procedimiento para la recuperación de imágenes que manifiesten fenómenos de descoloración. Finalmente en el Capítulo 5 se presenta el estudio de la optimización de un procedimiento analítico para el análisis de muestras metálicas y aplicación a muestras reales extraídas del Pulpito de San Lorenzo de Florencia. La investigación de estas tres categorías artísticas ha demostrado la importancia de optimizar procedimientos de análisis específicos para incrementar el conocimiento de las obras teniendo en cuenta su heterogeneidad, características físico-químicas y respetando su integridad física.

Els episodis de precipitació intensa en zones de muntanya sovint es veuen afavorits pels efectes orogràfics que actuen com a mecanismes que modifiquen la precipitació. Aquest treball vol contribuir a millorar el coneixement dels processos fonamentals que afecten la precipitació quan aquesta té lloc en una zona d'orografia complexa com és el cas de la zona oriental dels Pirineus, situada a la Mediterrània nord-occidental. En aquest treball de tesi, a partir de modelitzacions numèriques d'alta resolució realitzades amb els models WRF i MESO-NH de nou casos d'estudi diferents, s'investiguen les condicions sinòptiques i mesoescalars que afavoreixen el desenvolupament dels sistemes de precipitació als Pirineus Orientals. Entre d'altres, s'ha analitzat l'episodi del 7 novembre de 1982, que es troba entre els més intensos a Europa durant el període 1950-2005, en concret a Andorra, aquest ha estat l'episodi de risc que ha causat més morts al país. Els resultats obtinguts de les simulacions amb passos de malla horitzontal a 2,5 i 2 km reprodueixen estructures de precipitació amb una distribució i intensitat en concordança amb les observacions. Tot i això, també s'ha examinat la incertesa associada a la sensibilitat que mostra la modelització a variacions en les condicions inicials i a la microfísica. L'anàlisi mesoescalar s'ha dut a terme tant per a episodis caracteritzats per fluxos estables com condicionalment inestables. A la primera part del treball s'ha examinat l'efecte de l'orografia en la localització i intensitat dels sistemes de precipitació. L'anàlisi s'ha fet a partir de l'aplicació dels resultats extrets tant de simulacions numèriques idealitzades com de casos d'estudi en altres regions muntanyoses. Pels episodis condicionalment inestables amb condicions atmosfèriques que evolucionen molt ràpidament com és el cas de les ciclogènesis mediterrànies, l'anàlisi de dos dels paràmetres adimensionals (activació de la convecció i el nombre de Froude humit) reflecteix la complexitat d'aplicar aquests resultats teòrics. En canvi, pels episodis hivernals de nord sota condicions estables, el camp de precipitació mostra una dependència segons el nombre de Froude representatiu del flux incident. Els comportaments identificats s'han resumit en forma de model conceptual. A la segona part, l'anàlisi mesoescalar centrat en la descripció de la interacció entre el flux i la complexa orografia dels Pirineus ha permès identificar diferents factors tant dinàmics com microfísics que contribueixen a reforçar la precipitació orogràfica. Les retrotrajectòries basades en els traçadors eulerians passius, indiquen que l'ascens orogràfic directe és el principal mecanisme que desencadena la formació dels sistemes de precipitació als Pirineus. Mentre que, sota condicions atmosfèriques estables, les simulacions detecten la formació d'un màxim de vent al vessant nord paral•lel a la serralada a causa del marcat efecte de bloqueig exercit pels Pirineus. En canvi, per certes situacions mesoescalars, a l'extrem est de la serralada es forma una zona de confluència molt marcada que al mateix temps afavoreix la formació d'un corrent de densitat molt ben organitzat. La influència dels processos microfísics implicats en el reforç de la precipitació s'ha estudiat per mitjà de l'anàlisi de la distribució vertical dels hidrometeors. Les estructures verticals descrites són coherents amb els models conceptuals proposats a partir de les campanyes observacionals realitzades en altres regions muntanyoses com poden ser els Alps. Un dels mecanismes suggerits com a dominants en el procés d'intensificació de la precipitació està relacionat amb la formació del calabruix. S'ha realitzat l'anàlisi lagrangiana del flux d'alimentació dels sistemes de precipitació en episodis condicionalment inestables. Els resultats de les simulacions indiquen una important dependència de la intensitat de la precipitació als Pirineus amb dos factors: el component del vent perpendicular a la serralada i el transport d'humitat cap als Pirineus a la baixa troposfera. S'han suggerit diferents rangs de valors per tal de discriminar els episodis segons la intensitat de la precipitació orogràfica. En conjunt, i d'acord amb els resultats obtinguts a partir de simulacions idealitzades, es pot dir que com més fort sigui el camp de vent incidint perpendicular a la serralada i més elevada l'advecció d'humitat, més intensa serà la precipitació als Pirineus. Per l'episodi hivernal estudiat més intens, la detecció d'un corrent atmosfèric en forma de banda estreta i allargada amb un transport molt elevat d'humitat provinent de latituds equatorials (550 kg/m•s; atmospheric river en anglès) va contribuir clarament en la forta nevada. Una situació similar però molt més perillosa, va succeir el 1982 quan gràcies a la presència d'un màxim de vent de 30 m/s a 1500 m, la part càlida i molt humida situada davant una pertorbació Atlàntica va incidir directament sobre els Pirineus Orientals i va persistir durant més de 10 h. Per aquest darrer episodi, també s'ha comprovat la contribució limitada del Mediterrani com a font local d'humitat (2-3 g/kg), en contraposició a l'elevada quantitat d'humitat (7-9 g/kg) provinent de les fonts remotes (latituds subtropicals Atlàntiques i nord d'Àfrica). / Heavy precipitation events over complex terrain are often favoured by enhancement mechanisms of precipitation. The windward slopes of the Eastern Pyrenees, as other mountainous Mediterranean regions, are regularly affected by heavy precipitation events (HPE). This present work benefits from high resolution numerical simulations of several case studies to investigate the synoptic and mesoscale environment favourable to precipitating systems development over the Eastern Pyrenees. The mesoscale models WRF and MESO-NH run at horizontal grid-lengths of 2.5-2 km have reproduced realistic precipitation structures over the Pyrenees but the uncertainty associated to sensitivities to initial conditions and microphysics has also been highlighted. The analysis has been done for both stable and conditionally unstable conditions. The former part of the analysis has explored the application of the results from purely idealized simulations or previous studies in other mountainous regions to the case study simulations. For conditionally unstable events with dynamic evolving conditions (Mediterranean cyclogenesis), the analysis of a triggering term and the moist Froude number reflects the complexity of applying theoretical results. On the other hand, for winter northerly stable flows the precipitation field reveals a dependency on the upstream Froude number. These patterns are synthesised in a conceptual model. Backward trajectories based on Eulerian on-line passive tracers indicate that the direct orographic lifting is the main forcing mechanism which triggers precipitating systems over the Pyrenees. For stable conditions, the simulations capture the formation of an along barrier flow in the north slope due to the blocking effect exerted by the Pyrenees. Under specific mesoscale configurations, a distinct confluence zone is also formed in the easternmost part of the massif, which in turn favours the generation of a well developed density current. The understanding of the microphysical processes involved in precipitation enhancement has been examined by means of the hydrometeor vertical distribution. The dominant mechanisms for intense precipitation are associated with graupel. From the lagrangian analysis of the feeding flow in the conditionally unstable episodes, the simulations indicate a marked dependence of the precipitation intensity over the Pyrenees on two factors: the cross-barrier wind intensity and the moisture advection towards the Pyrenees in the lower atmosphere. Different ranges have been suggested to discriminate the orographic precipitation intensity over the Pyrenees. In general, the stronger the cross-barrier component wind and the water vapour flux the more intense the orographic precipitation will be. During the most intense winter event, the detection of a narrow corridor of strong water vapour transport (atmospheric river; 550 kg/m•s) contributed to the generation of persistent precipitation. A similar situation occurred during the 1982 HPE when the Atlantic moist and warm conveyor belt combined with a LLJ (30 m/s) impinged over the Eastern Pyrenees more than 10 h. For this last episode, it has been also proved the limited role of the Mediterranean as local moisture source (2-3 g/kg) as the moisture coming from remote source regions (subtropical Atlantic and Africa) is larger (7-9 g/kg).

Los metilsiloxanos volátiles (VMS) constituyen un nuevo grupo de contaminantes cuya presencia en el medio ambiente ha suscitado en los últimos años una especial atención debido a que presentan una elevada persistencia, capacidad de bioacumulacion y provocan efectos tóxicos y potencialmente cancerígenos en los organismos vivos. Hasta el momento, los datos disponibles sobre su presencia y distribución en el medio ambiente son muy limitados y, por tanto, existe un gran interés por conocer el impacto real que provocan estos contaminantes. Además, el análisis de estos compuestos en muestras ambientales conlleva serias dificultades debido a su elevada volatilidad y a la contribución como contaminación de fondo a las muestras. En base a esta problemática, el objetivo de esta tesis es el desarrollo de nuevos métodos de análisis para la determinación de VMS mediante la cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS), y estudiar su presencia y distribución en muestras ambientales de diferente naturaleza. Debido a que los VMS son compuestos de elevada volatilidad, en esta tesis se han desarrollado métodos de análisis empleando la técnica HS-SPME para el análisis de VMS en aguas fluviales y mejillones. También se utilizaron discos de extracción en fase sólida (SPE disk) de C18 de pequeño formato (5,5mg/1ml) para el anàlisis de la fase disuelta de aguas residuales. Para el análisis de la fase particulada del agua residual, además de suelos y lodos se utilizó la extracción con n-hexano y purificación del extracto con cartucho de SPE de sílice (100mg/1ml). En esta tesis también se ha abordado el análisis de VMS en aire mediante el uso de cartuchos de isolute ENVI+ para la retención de los analitos. Se aplicó la inyección de grandes volúmenes con la técnica Concurrent solvent recondensation-large volume injection (CSR-LVI), para incrementar sensibilidad de la determinación en todos los métodos establecidos. Los métodos desarrollados fueron aplicados al análisis de diferentes tipos de muestras, como suelos urbanos, lodos de depuradoras, aguas residuales sin tratar y tratadas, aire de exterior e interior y mejillones. En todas las muestras, las concentraciones encontradas de VMS mostraron un elevado predominio de los VMS cíclicos respecto a los lineales, siendo el decametilciclopentasiloxano (D5) el compuesto mayoritario. En general, las matrices más contaminadas con VMS fueron las aguas residuales y lodos de depuradoras, mientras que los niveles más bajos se encontraron en agua fluvial y suelos urbanos. El estudio de VMS en mejillones como bioindicadores de contaminación ha permitido detectar la presencia de estos compuestos en aguas de la costa catalana y determinar las zonas que presentan un mayor grado de contaminación. / Volatile methylsiloxanes (VMS) constitutes a new group of pollutants that has attracted special attention in recent years, because of their high persistence, bioaccumulation capacity, toxicity and potentially carcinogenic effects in living organisms. So far, data available about their presence and distribution in the environment are very scarce and therefore, studying the real impact caused by these contaminants is very interesting. On the other hand, the analysis of these compounds in environmental samples is very difficult due to their high volatility and their presence as background contaminants in the samples. Based on these facts, the aim of this work was the development of new analytical methods for the determination of VMS by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS), and studying their presence and distribution in different types of environmental samples. Due to their high volatility, the analysis of VMS in river waters and mussels was carried out applying the HS-SPME technique. For the analysis of the dissolved phase of wastewaters, C18 solid phase extraction disks cartridges in small format (5.5 mg / 1 ml) were used. For analysis of the particulate phase of the wastewaters, soils and sludge samples, extraction with n-hexane followed by purification of the extract with silica SPE cartridge (100 mg / 1 ml) was used. The analysis of VMS in ambient air was carried out using isolute ENVI + cartridges for the sampling. Concurrent solvent recondensation-large volume injection (CSR-LVI) technique was used to increase sensitivity of the determination. The developed methods were applied to the analysis of different types of samples, such as urban soil, sewage sludge, wastewaters, indoor and outdoor air and mussels. In all the samples, a high prevalence of cyclic VMS were found with decamethylcyclopentasiloxane (D5) as the major component. In general, matrices with the higher pollution levels were wastewaters and sewage sludges, while the lowest levels were found in river waters and urban soils. The use of mussels as bioindicators of pollution allowed the detection of methylsiloxanes in the Catalan coast seawater identifying the areas with higher pollution.

This thesis mainly focuses on the use of high resolution mass spectrometry (HRMS) and accurate mass (AM) measurements for the characterization of dissolved organic matter (DOM) in natural and affected environments. HRMS and AM measurements have been used for the characterization and determination of organic compounds in the environment. The first part of the thesis starts with a review of HRMS terminology, followed by the discussion of some parameters influencing AM measurements and the procedure for the identification of organic compounds when using HRMS. A description of the main mass analyzers capable of acquiring high resolution (HR) mass data and some environmental applications are also presented and discussed. Additionally, to evaluate the capabilities of new mass spectrometers a comparison was carried out. Different mass analyzers were tested during a single day of work for the analysis of small molecules in negative electrospray (ESI) mode. This study was necessary in terms of a timely update on the topic, as other comparative studies had been carried out some years ago. Furthermore, the present study focuses on a wider mass range (not only a single m/z) and the negative ESI was tested as there were almost no data on AM measurements in this mode. Moreover, the analysis of DOM is usually preferentially acquired in negative mode. Some of the main features were compared: resolution, exact mass determination, sensitivity, simplicity and calibration protocol. Due to the selectivity and specificity of HRMS, it is one of the techniques that has given more information about DOM at molecular level. Description of the methodology applied to DOM characterization is found in the second part of the thesis. The isolation of DOM from different water bodies and the use of different mass analyzers have been optimized, in order to present some alternatives to the methods already used in the literature. Moreover, structural information about marine DOM has been obtained based on a method using HR tandem mass spectrometry. DOM has a very important role in many environmental processes as it is present in all natural waters. DOM is not toxic by definition, however the presence of DOM can influence the solubility and fate of anthropogenic pollutants in the aquatic media. For instance, DOM can significantly affect the drinking water quality in terms of taste, color, odor, transportation of organic pollutants and water treatment process. DOM has been reported as disturbing the good performance of the water treatments and it is said to be a precursor of disinfection by products (DBPs) formation. For these reasons, knowledge of DOM is of importance in drinking water treatment processes. The last part of the thesis is focused on the use of the methodology described above for the characterization of DOM along different water treatment plants. The study mainly focuses on the changes of DOM through advanced treatments based on membrane technology: ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO). Changes regarding the nature of DOM have been observed when the water is treated through the RO and NF membranes, whereas no effect of UF on DOM was detected. Moreover, a method was developed to characterize the DOM adsorbed on two dissimilar NF membranes. There is no information at molecular level about DOM causing fouling to the membranes and this study brings new insights on this field. / L'objectiu de la tesis és la utilització de l'espectrometria de masses d'alta resolució i la mesura de massa exacta per a la caracterització de la matèria orgànica dissolta en masses d'aigua naturals i tractades. L'espectrometria de masses s'ha utilitzat extensament per a la caracterització i determinació de compostos orgànics en el medi ambient. En la primera part de la tesis s'introdueixen els conceptes bàsics de l'espectrometria de masses d'alta resolució i es posen de manifest estratègies per a identificar compostos orgànics en mostres complexes. A més, es mostren exemples desenvolupats al llarg de la tesis per il•lustrar les principals avantatges de l'espectrometria de masses d'alta resolució en front de l'espectrometria de masses en tàndem. Els analitzadors de masses capaços de dur a terme mesures de massa exacta s'han avaluat per identificar quins paràmetres (resolució, intensitat de senyal, protocol de calibratge) afecten més la mesura de massa i per tant, la posterior determinació de la fórmula elemental del compost en qüestió. L'espectrometria de masses d'alta resolució ha demostrat ser la tècnica que ha aportat més informació a nivell molecular de la matèria orgànica dissolta. En aquesta tesis s'ha utilitzat principalment aquesta tècnica per obtenir informació molecular i estructural de la matèria orgànica dissolta al llarg de diferents plantes de tractament. La descripció de la metodologia analítica utilitzada (mètodes d'extracció, anàlisis instrumental, anàlisi de dades) es descriu a la segona part d'aquesta tesis. S'ha comparat la metodologia més utilitzada i descrita a la bibliografia amb noves alternatives presentades a la present memòria. S'han pogut descriure els canvis a nivell molecular de la matèria orgànica en diferents tractaments de ultrafiltració, osmosis inversa i membranes de nanofiltració, instal•lades en diferents plantes pilot. A més s'ha desenvolupat un mètode basat en l'espectrometria de masses d'alta resolució, per caracteritzar la matèria orgànica adherida a les membranes, per obtenir informació de l'embrutiment de les membranes o fouling que disminueixen el rendiment dels tractament de membrana.

Patterns are a collection of forming units predictably repeated over a defined magnitude. Researchers have used patterns to guarantee the functionality and repeatability of their study. For that, the obtained data is purposely compared over and over in hope that the results are comparable. Two main research approaches are based on patterns: The initial requires a single substrate with localized and repeated units to create multiple testing sites, obtaining a repeated, multi-analysis system. The second approach uses fixed localization with different testing motifs, creating a diverse multi-analysis platform. The miniaturization of these assays provides an alternative to reduce cost, maximize efficiency, and increase repeatability. Micropatterns consist on immobilized (bio)molecular motifs constrained in small areas over a solid substrate. These fixed spots provide up to thousands of reaction sites for parallel detection. Micropatterns were first developed to study the interaction between Deoxyribonucleic acid (DNA) strands and the study of the genome. Afterwards, this technology was used to create miniaturized protein patterns. Today, this technology is essential for large-scale and high-throughput biological and biochemical studies. Single-feature microarrays are routinely reproduced at many laboratories using various contact, non-contact, or alternatively methods. The foundation is to transfer a (bio)molecule in a solution onto a solid substrate obtaining a defined feature shape. This Thesis aims to expand the current contact replication techniques for microarray fabrication. Initially, an automatized microcontact printing tool was characterized to create complex patterns on a wide range of substrates. Thiols, silanes, and various biomolecules were printed on glass, silicon oxide or gold. The printing properties were explored to create a definitive protocol for further applications. The effect of the printing force and dwell time were thoroughly studied to form a mathematical expression to understand all the variables involved during contact printing. The miniscule resolution provided by the automatized tool allowed the creation of complex micropatterns with single or multiple printings steps. This tool was later upgraded and fitted with new controllers to create smaller patterns. An alternatively contact printing technique called polymer pen lithography was used to pattern the surface of specialized substrates to create micropatterns on constricted areas. The miniaturized microarrays were later liberated to create functionalized microparticles. These microparticles can be tuned for many biochemical applications, such as protein interaction studies, drug discovery or life science. Lastly, a new contact replication method was established to fabricate DNA arrays. An initial DNA master arrays was fabricated with known contact printing techniques. Then, either hybridized or in situ synthesized strands were transported to an intermediate substrate. A second hybridization or synthesis was used to transport a replica of the master array to a new substrate, maintaining the chemical and spatial information present on the original array. / Un patrón es una colección de unidades formadoras que se repiten predeciblemente en una magnitud definida. Los investigadores han utilizado patrones para garantizar la funcionalidad y repetitividad de sus estudios. Para conseguir eso, los datos obtenidos de los estudios se comparan entre varios resultados, esperando así una correlación. Dos métodos de investigación están basados en patrones: uno requiere un sustrato con unidades repetidas localizadas en un plano cartesiano definido, obteniendo una plataforma de análisis múltiple. El segundo método utiliza localizaciones definidas con diferentes áreas de prueba, creando así una plataforma de multianálisis. La miniaturización de estas pruebas permiten reducir el costo, maximizar la eficiencia e incrementar la repetitividad de los ensayos. Los micropatrones consisten en puntos de (bio)moléculas limitados en pequeñas áreas para crear zonas de reacción múltiples. Esta tecnología fue inicialmente utilizada para crear las interacciones del ADN para estudios genómicos. La técnica evolucionó para crear patrones de proteínas y actualmente se utiliza para estudios bioquímicos a gran escala y de muy alto rendimiento. Patrones de una (bio)molécula repetida a través del sustrato son fabricados rutinariamente en muchos laboratorios utilizando técnicas de impresión por contacto, por inyección u otro métodos. El cimiento de estas técnicas es transferir una (bio)molécula de una solución a un sustrato. Esta Tesis pretende expandir los métodos de creación de micropatrones por técnicas de impresión por contacto. Inicialmente se caracterizó una máquina automatizada de impresión por microcontacto para crear patrones y estudiar las variables que afectan al momento de la impresión. Se correlacionaron la presión y el tiempo de impresión para entender la morfología del patrón resultante. Igualmente se caracterizó el posicionamiento micrométrico de los patrones para crear estructuras complejas. Posteriormente, la máquina se modificó para incluir la técnica de impresión con plumas poliméricas. Esta técnica permitió crear micropatrones en superficies minúsculas. Estos micropatrones fueron luego liberados para crear micropartículas que pueden ser personalizadas para aplicaciones diversas. Finalmente, se formuló una nueva técnica de replicación de patrones de ADN desde un patrón inicial, manteniendo la información química y espacial presente en éste.

Esta tesis se centra en el desarrollo de nuevos recubrimientos depositados por técnicas PVD, con propiedades funcionales específicas, diseñados para obtener la competitividad deseada de estos productos en el mercado globalizado. Para ello, se ha investigado la estructura morfológica y cristalina de los recubrimientos PVD basados en los siguientes materiales: ZrCN, AlTiSiN, AlCrSiN, CrC y 10B4C. También se han realizado caracterizaciones de sus propiedades tribológicas, mecánicas y funcionales. En el capítulo de recubrimientos para aplicaciones decorativas, se estudia la influencia del potencial de polarización del sustrato en recubrimientos de ZrCN depositados por arco catódico sobre escudos de latón niquelado y cromado de TESA. Para ello, se ha analizado la variación de la composición química, estructura cristalina, morfología superficial, estrés, las propiedades mecánicas y el color de los recubrimientos en función de dicho potencial. Se puede concluir que la variación del potencial de polarización del sustrato es una solución eficaz para cambiar el color de los recubrimientos de ZrCN, obteniendo una amplia gama de dorados, sin deteriorar sus propiedades mecánicas (los recubrimientos mantienen su alta dureza 25 ± 2 GPa) ni aumentar el estrés de la capa. En el capítulo de los recubrimientos de AlTiSiN y AlCrSiN optimizados para su uso sobre herramientas de corte el objetivo es conocer en detalle la estructura cristalina de estos y estudiar su evolución cuando son sometidos temperaturas de recocido, similares a las que alcanzarán en los procesos de mecanizado de alta velocidad. También se ha estudiado la variación de las propiedades mecánicas y el estrés en función de la temperatura de recocido. Los resultados demuestran que los recubrimientos poseen una variación modulada en la composición dando lugar a una nanoestructuración por capas del recubrimiento. Se observa una alta estabilidad térmica de los recubrimientos. Los recubrimientos poseen durezas superiores a 30 GPa incluso después de ser sometidos a los tratamientos térmicos. Además, el estrés de las capas de los recubrimientos mejora con el aumento de la temperatura, siendo esto un síntoma de la calidad de los recubrimientos. Los recubrimientos de CrC sobre fundas de planchado de CEGASA se depositaron por arco catódico variando el voltaje de polarización del sustrato. A lo largo del capítulo, se ha investigado desde el punto de vista funcional la influencia de dicho potencial de polarización en las propiedades mecánicas y tribológicas de estos recubrimientos así como la variación de sus propiedades al someter las muestras a temperaturas comprendidas entre 100 y 300 °C. Los recubrimientos obtenidos son homogéneos en el área de la suela de planchado y su apariencia visual es atractiva ya que presentan colores que varían entre negros y grises. Estos colores fueron valorados positivamente por el departamento de marketing de CEGASA. Los resultados de las caracterizaciones demuestran que se han obtenido recubrimientos con mayor dureza y mejor coeficiente de deslizamiento que los de los sustratos de acero inoxidable de CEGASA. Por último se describe el proceso de depósito mediante magnetón sputtering rf y se muestra la caracterización estructural, mecánica y tribológica de recubrimientos de10B4C como material conversor para la detección de neutrones. Los espesores requeridos por el IMB-CNM son elevados (mayor o igual a 3 micras) y suponen una dificultad adicional en el proceso de depósito. Los espesores obtenidos son de 2.7 micras y gracias a la capa de adhesión crecida con un gradiente de composición de N2, estas capas tienen un bajo estrés compresivo (menor que 1 GPa). Sus excelentes características mecánicas proporcionan un valor añadido adicional como protección mecánica al detector. Estos detectores se han probado en salas de radioterapia de hospitales y muestran una buena detección de los neutrones térmicos. / This thesis is focused in the development of novel coatings deposited by PVD techniques with specific functional properties designed to obtain the desired competitiveness of the coated products in the global market. With this aim in mind, we have investigated the morphologic and crystalline structure of the PVD coatings based on the following materials: ZrCN, AlTiSiN, AlCrSiN, CrC and 10B4C. We have also characterised its tribological, mechanical and functional properties paying special attention to the properties which are important for the specific applications of the novel coatings. Throughout this thesis, we have collaborated with a number of spanish companies which are at the forefront of I+D and surface technologies, such as TESA, CEGASA and Metal Estalki which together with our research group, were part of the CENIT­ARTDECO project. Furthermore, we have also worked together with the Institut de Microelectrònica de Barcelona of the Centre Nacional de Microelectrónica. The deposition techniques used to obtain the functional coatings were cathodic arc deposition and magnetron sputtering rf. Both techniques are the most commonly used in industrial coaters, due to the high quality of the obtained coatings and its low production costs. This thesis is divided in two parts. The first one is a brief introduction to the state of the art of PVD coatings for industrial applications and the various deposition and characterisation techniques employed by both the companies involved and our research group. The second part of this thesis shows the results obtained from the deposits and the physical and functional characterisation of the materials listed above taking into account its specific applications. This second part at the same time can be divided into four clearly differentiated blocks corresponding to solutions proposed in different collaborations: Coatings with decorative applications, coatings for cutting tools, coatings for sliding surfaces, and coatings for neutron detection. The results of this thesis provide answers to the goals established by the companies within the CENIT-ARTDECO project and the specific needs raised by IMB-CNM.

Els objectius inicials d’aquesta tesi eren: 1) desenvolupar nanocatalitzadors amb composició, geometria i propietats estructurals ben controlades, 2) estudiar vies per a la incorporació de les nanopartícules prèviament sintetitzades en suports d’elevada àrea superficial i 3) estudiar i correlacionar les propietats i el comportament catalític dels nanocatalitzadors model sintetitzats. Per aquest motiu en una primera etapa s’ha estudiat la preparació de nanopartícules metàl·liques disperses i accessibles, a partir de les quals s’han fet créixer matrius mesoporoses amb porositat controlada. Concretament s’ha estudiat el mètode mitjançant la síntesi col·loïdal de nanopartícules d’or com a fase activa i en òxid de titani com a suport model i d’ interès. La porositat i àrea superficial del suport (TiO2) s’ha controlat mitjançant derivats carboxilats aromàtics, els quals actuen com a espaiadors físics entre centres de titani, generant una xarxa híbrida orgànica- inorgànica intermèdia. Per tal d’eliminar els lligands orgànics i estabilitzar el material, aquestes mostres s’han calcinat en aire. Mitjançant difracció de raigs-X i àrea B.E.T, s’ha confirmat la formació d’una xarxa mesoporosa abans i després de l’etapa de calcinació. Aquests resultats corroboren la funció dels lligands orgànics com a directors d’estructura, ja que proporcionen estabilitat tèrmica al material i el prevenen contra el col·lapse de l’estructura mesoporosa. Els materials mesoporosos finals eviten i bloquegen el creixement i l’agregació de les nanopartícules d’or, per tant minimitzen la sinterització que normalment té lloc en l’etapa de calcinació i incrementen les interaccions entre les nanopartícules metàl·liques i el suport. Finalment s’ha estudiat el comportament catalític d’aquests materials en dues reaccions d’interès: reacció d’oxidació de CO i la reacció de Water Gas Shift (WGS). La bona accessibilitat de les nanopartícules d’or ha estat confirmada amb una elevada conversió de CO a COR2R a baixa temperatura en la mostra Au@TiOR2R(b). Els resultats obtinguts per espectroscòpia DRIFT mostren una banda única i ben definida en el catalitzador Au@TiOR2R(b), que s’associa a espècies AuP característic dels enllaços Au-O-Ti de la interfície metall-suport. En una segona etapa s’han sintetitzat nanopartícules de coure, cobalt i s’ha desenvolupat una síntesi per a la preparació de nanopartícules bimetàl·liques de cobalt-coure amb estructura core shell, Co@Cu. Aquesta síntesi es basa en la substitució d’àtoms de cobalt per àtoms de coure mitjançant una reacció de desplaçament galvànic, que ha permès modular la composició en la nanopartícula. Per a la preparativa del nanocatalitzador, les nanopartícules han estat incorporades en una matriu mesoporosa de SiOR2R a través del mètode de la inclusió capil·lar. Els elevats valors de dispersió obtinguts, confirmen la mida nanomètrica de les nanopartícules i l’eficiència del mètode per a la seva incorporació. Mitjançant l’anàlisi de reducció tèrmica programada, s’ha observat un únic pic de reducció en les mostres Co@Cu-SiOR2 en un rang de temperatures intermedis als catalitzadors monometàl·lics. Aquests perfils mostren una una elevada homogeneïtat de la mostra i un contacte íntim entre el cobalt i el coure en les nanopartícules Co@Cu, així com un efecte sinèrgic en la reducció del cobalt i del coure. L’estudi de l’evolució de les nanopartícules durant els diferents tractaments ha mostrat una segregació de les fases en la nanopartícula, Co@Cu, en funció del tractament aplicat: la reducció a pressió i temperatura ha mostrat la segregació del cobalt en superfície donant una estructura core-shell inversa a la de les nanopartícules inicials. Finalment s’ha estudiat el comportament catalític en la reacció d’hidrogenació de CO2. Els nanocatalitzadors han mostrat capacitat per a la formació d’enllaços C-C i la formació d’alcohols, fet que posa de manifest un comportament sinèrgic i bifuncional en els centres bimetàl·lics. Tot i que , els resultats obtinguts en les conversions de CO2 R indiquen que la presència de cobalt en superfície és necessari per poder millorar el rendiment catalític d’aquest materials. / The goal set at the beginning of this thesis was the preparation of metallic nanoparticles via colloidal synthesis and its use in catalytic applications. The first point of interest was the synthesis of disperse and accessible Gold nanoparticles, that were used in the growth of a mesoporous Titanium oxide lattice. The porosity and superficial area of the support were controlled by carboxylic derivatives that act like physical spacers between de titanium centers and create a hybrid organic-inorganic lattice. In order to remove the organic ligands and to stabilize the material, samples were calcined. The formation of the mesoporous lattice, both before and after the calcinations, was confirmed by X-ray diffraction and B.E.T. area measurements. These results indicate that the carboxylic ligands provide the mesoporous structure with thermal stability and prevent its collapse. The final mesoporous materials efficiently blocked the aggregation and growth of the gold nanoparticles, minimizing their sintering during the calcination treatment and increasing the interaction strength between the metal nanoparticles and the oxide support. The catalytic behavior of these materials was studied in two reactions of interest: CO oxidation and Water Gas Shift (WGS). The obtained results confirmed the catalytic activity and its dependence with the size of the nanometric Gold particles and the interaction established between the metal and the support. The second point of interest was the preparation, using the colloidal synthesis, of Copper and Cobalt nanoparticles, as well as Copper-Cobalt bimetallic nanoparticles with core-shell structure (Co@Cu). The synthesis of these Co@Cu nanoparticles is based on the substitution of Cobalt by Copper atoms as a result of a redox reaction that permitted the synthesis of nanoparticles with different Cu/Co ratio. Moreover, the obtained nanoparticles were incorporated in a SiO2 mesoporous support by means of capillary inclusion. The final catalysts were chemically and structurally characterized with DRX, ICP, TEM, HRTEM, TPR and B.E.T. area.