http://hdl.handle.net/10366/68518 2026-05-04T06:58:22Z http://hdl.handle.net/10366/170945 [ES] La discretización de ecuaciones diferenciales e integrales mediante bases de wavelets constituye una línea de investigación con gran potencial en el análisis numérico. Las técnicas basadas en análisis multirresolución permiten desarrollar métodos eficientes y estables, especialmente adecuados para la aproximación de funciones que presentan estructuras complejas o variaciones significativas a distintas escalas. Las wavelets ofrecen representaciones jerárquicas con distintos niveles de resolución y permiten controlar tanto la localización espacial como la regularidad de la aproximación. De forma paralela, en las últimas décadas ha aumentado el interés por los modelos matemáticos basados en operadores no locales. Estas formulaciones resultan especialmente adecuadas para describir fenómenos en los que la interacción entre regiones alejadas del dominio desempeña un papel esencial y no puede representarse adecuadamente mediante operadores diferenciales clásicos. La difusión no local aparece en numerosos contextos científicos y aplicados, como la epidemiología, la ecología, el análisis de materiales, el procesamiento de imágenes o la propagación de incendios forestales. El objetivo principal de esta tesis es estudiar, desarrollar e implementar esquemas numéricos basados en wavelets para la aproximación de operadores de difusión no local. El trabajo aborda tanto aspectos teóricos como computacionales con el fin de construir discretizaciones eficientes en el marco del método variacional de Galerkin. En particular, se desarrollan herramientas para la construcción de bases wavelet adecuadas, el diseño de algoritmos numéricos eficientes y la aplicación de la metodología propuesta a modelos de interés práctico. Uno de los aspectos centrales del trabajo es el estudio de la discretización de operadores integrales no locales. Aunque estos operadores conducen de forma natural a matrices densas, su representación en bases wavelet presenta propiedades de compresibilidad que permiten obtener matrices con decaimiento rápido de los coeficientes fuera de la diagonal. Esta característica permite reducir significativamente los costes de almacenamiento y computación. La tesis también aborda diversos aspectos computacionales necesarios para la implementación práctica de estos métodos. Entre ellos se incluyen el desarrollo de reglas de cuadratura para la evaluación de integrales, algoritmos eficientes para el cálculo del producto matriz–vector asociados a operadores compresibles y técnicas de aproximación para el tratamiento de términos no lineales. Asimismo, se estudian estrategias de precondicionamiento para mejorar el comportamiento de los métodos iterativos utilizados en la resolución de los sistemas lineales resultantes. Finalmente, la metodología desarrollada se aplica al estudio de distintos modelos de difusión no local. En particular, se consideran problemas de referencia que permiten analizar la estructura de los operadores discretizados, así como aplicaciones en modelos epidemiológicos de propagación espacial de virus y en modelos de propagación de incendios forestales que incluyen términos de radiación no local. 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170566 [ES] La presente tesis doctoral analiza la relación entre la ideología política de las personas voluntarias en España, el tipo de voluntariado que realizan y su concepción del papel del Estado en el tercer sector de acción social. Partiendo de la idea de que el voluntariado constituye una forma de participación social con implicaciones políticas, la investigación explora hasta qué punto las creencias ideológicas influyen en la elección del ámbito de actuación, en el carácter asistencialista o transformador de la acción voluntaria y en la valoración de la autonomía y la financiación pública de las organizaciones. El estudio se enmarca en el debate sobre la reconfiguración del Estado del bienestar y el papel creciente del tercer sector en la provisión de servicios sociales. A través de una encuesta online dirigida a personas voluntarias en España, se recogen datos sobre ideología, interés por la política, tipo de voluntariado, orientación organizativa y percepción del papel del Estado. La metodología empleada se basa en técnicas de estadística multivariante, especialmente análisis factorial y biplots, que permiten identificar dimensiones subyacentes y representar gráficamente las relaciones entre las variables analizadas. Los resultados muestran que el voluntariado no es una práctica ideológicamente neutra, sino un espacio atravesado por valores políticos y concepciones diferenciadas sobre la responsabilidad social. La tesis contribuye a visibilizar la dimensión política del voluntariado y aporta una aproximación empírica innovadora mediante el uso de técnicas multivariantes aplicadas al estudio del tercer sector en España 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170441 [EN] In this thesis we present fundamental research at the intersection of High Harmonic Generation (HHG) and Artificial Intelligence (AI), demonstrating the potential of combining both fields to model and understand ultrafast physical phenomena. Throughout this work, the major result was to accurately and efficiently describe both the microscopic quantum dynamics and the macroscopic propagation effects of HHG within the development of an AI-based model trained with exact results from the Three-Dimensional Time-Dependent Schrödinger Equation (3D-TDSE). This approach drastically reduces computational costs (from months to hours or even minutes) while retaining the quantum-level precision, that enables us further exploration of the HHG process. This hybrid AI-3D-TDSE model is capable of predicting the atomic dipole acceleration as a function of the amplitude and phase of the driving laser field. Beyond its simplicity, once trained, the neural network effectively replaces the 3D-TDSE at every point of the generating medium. Afterwards, the HHG emissions can be propagated to the far field through the integral solution of Maxwell’s equations. The model has been successfully validated in theoretical and experimental contexts. It was first employed to simulate and analyze HHG driven by structured laser beams of vortices with different Orbital Angular Momentum (OAM), accurately reproducing the spatial intensity distributions, OAM spectra, and temporal emission profiles of synthesized attosecond pulses. Moreover, it has been used as theoretical backup of experiments generating HHG with Hermite-Gauss (HG) driving beams, where the harmonic propagation give rise to an interference pattern between the different lobes of the HHG beams formed in the near field. Subsequently, the model was extended to mixed gaseous media, revealing a regime of coherent interference between species that acts as a natural spectral filter. These results highlight the potential of the developed framework for control the HHG emission, along with the attosecond pulse characteristics. The results presented here show that integrating AI into strong-field physics not only accelerates computation but defines other paths to follow in the standard simulation methodologies. Although this model is not general, it is perfectly suited to compute macroscopic HHG driven by structured laser pulses. Looking ahead, future efforts may include extending the model to incorporate non-linear propagation of the driving beam in dense media, accounting for dispersion from both neutral atoms and free electrons, both affected by the gas pressure. In such a case, a comprehensive analysis over the required dataset must be performed, as the number of free parameters increases abruptly. Another direct extensions of the model could be the addition of the wavelength and polarization of the driving beam, giving rise to a further generalization of the methodology here developed. From another perspective, the development of AI tools in HHG and attosecond science can be use to develope diagnostic techniques to characterize the properties of the Extreme Ultraviolet (EUV) emission in experiments. Attosecond light science faces several challenges in the development of characterization techniques that can retrieve spatiotemporally the properties (polarization, intensity, and phase) of attosecond pulses. AI may open the route for in situ measurements that can rely on accurate predictions. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170430 [EN] This thesis presents a theoretical study of strong-field light-matter interactions driven by structured light, in two different scenarios. The first part focuses on the generation and amplification of strong, locally isolated, magnetic fields through the interaction of structured light beams with matter, and the exploration of one of their potential applications. Structured light beams offer the possiblity to decouple spatially the electric and magnetic field components carried by a laser beam. We investigate the amplification of the paraxial longitudinal magnetic field component of azimuthally polarized vector beams. This magnetic field is maximum in an electric field singularity and, therefore, it is locally isolated from the surrounding electric field distribution. Our study suggests that the longitudinal magnetic field carried by an azimuthally polarized laser beam can be enhanced through the interaction with tailored metallic nanoantennas. The potential applications of these strong and ultrafast isolated magnetic fields could range from the control of the magnetization dynamics in magnetic materials to atomic and molecular spectroscopy or particle manipulation. As a potential application, we explore the use of intense isolated magnetic fields to assist the high-order harmonic generation (HHG) process. Our results demonstrate that HHG assisted by magnetic fields lead to the emission of ultra-broadband, attochirp-free HHG spectra, and consequently, to near Fourier-limited attosecond pulses. The second part of this thesis is devoted to the study of HHG driven by various types of structured light fields, and the influence of these driving fields on the spatial and temporal properties of the resulting high-photon-energy radiation. We follow a double-folded strategy: the generation of novel complex structured light fields at the attosecond scale and the enhancement of the intensity and focusing properties of attosecond HHG sources. We introduce the use of hollow Gaussian driving beams in HHG to increase the intensity of attosecond pulses. Hollow Gaussian beams allow to deliver a larger amount of energy at the target compared to standard Gaussian beam schemes, while keeping the intensity below the barrier suppression regime. Our theoretical simulations demonstrate that this configuration allows for more compact HHG setups with shorter driving laser beamlines and, combined with the enhanced refocusing properties of the harmonics, lead to the generation of attosecond pulses with up to three times more peak intensity. This intensity gain could potentially allow HHG sources to become better suited for applications where high photon fluxes are required, such as nanoimaging, metrology or spectroscopy. Preliminary experimental results performed at the group of Profs. Anne L’Huiller and Cord L. Arnold, at Lund University (Sweden), corroborate the properties of the high-order harmonics driven by hollow Gaussian beams. Subsequently, we investigate the up-conversion of near-infrared spatiotemporal optical vortices (STOVs) to the extreme-ultraviolet through HHG, with high topological charges. A comprehensive theoretical framework is developed to describe the generation and propagation dynamics of extreme-ultraviolet STOVs through HHG. Our theoretical simulations are in excellent agreement with the first experimental observations of HHG driven by STOVs, performed by the group of Profs. Margaret M. Murnane and Henry C. Kapteyn at the Univeristy of Colorado at Boulder (United States). Finally, we propose a novel scheme for the generation of extreme-ultraviolet STOVs via HHG, in which all harmonic orders are emitted in the far field with the same topological charge. This approach paves the way for the synthesis of STOVs at attosecond timescales. These attosecond pulses with non-trivial topologies, coupled in the temporal and spatial domains, could be of high interest for spatiotemporal probing ultrafast electronic dynamics in novel materials or in helical circular dichroism experiments. This thesis work involves the development and understanding of several advanced numerical methods and models, such as the implementation of highly-parallelized codes for calculating the HHG response based on the three-dimensional (3D) time dependent Schrödinger equation, the development of software for computing the strong field approximation (SFA) using graphical processing units (GPUs), or the use of state-of-the-art particle-incell codes for laser-plasma interactions. In combination with thetools already existing at the Laser Applications and Photonics group (ALF) at Universidad de Salamanca, these methods have enabled the simulation of extreme scenarios for the strong-field interaction of structured laser light with matter.; [ES] Esta tesis presenta un estudio teórico de las interacciones luzmateria de campos intesos mediante luz estructurada, en dos escenarios diferentes. La primera parte se centra en la generación y amplificación de campos magnéticos intensos y localmente aislados a través de la interacción de haces de luz estructurada con la materia, así como en la exploración de una de sus posibles aplicaciones. Los haces de luz estructurada ofrecen la posibilidad de desacoplar espacialmente las componentes eléctrica y magnética de un haz láser. Investigamos la amplificación de la componente magnetica longitudinal, en régimen paraxial, en haces vectoriales con polarización azimutal. Esta componente del campo magnético alcanza su valor máximo en una singularidad del campo eléctrico y, por lo tanto, queda localmente aislado de la distribución eléctrica circundante. Nuestro estudio sugiere que el campo magnético longitudinal, transportado por un haz láser azimutalmente polarizado, puede ser amplificado mediante la interacción con nanoantenas metálicas diseñadas a medida. Las posibles aplicaciones de estos campos magnéticos intensos y ultrarrápidos podrían abarcar desde el control de la dinámica de magnetización en materiales magnéticos, hasta la espectroscopía atómica y molecular o la manipulación de partículas. Como una potencial aplicación, exploramos el uso de campos magnéticos intensos y aislados para asistir el proceso de generación de armónicos de orden elevado (HHG, por sus siglas en inglés). Nuestros resultados demuestran que el proceso HHG asistido por campos magnéticos intensos, resulta en la emisión de espectros de armónicos de orden elevado extensos sin attochirp y, en consecuencia, a la producción de pulsos de attosegundos cercanos al límite de Fourier. La segunda parte de esta tesis está dedicada al estudio del proceso HHG usando diversos tipos de campos de luz estructurada, y a la influencia de dichos campos sobre las propiedades espaciales y temporales de la radiación de alta energía resultante. Seguimos una estrategia doble: la generación de nuevos campos de luz estructurada complejos en la escala de attosegundo y la optimización de la intensidad y propiedades de focalización de las fuentes de pulsos de attosegundo. En primer lugar, introducimos el uso de hollow-Gaussian beams como haz incidente en el proceso HHG para incrementar la intensidad de los pulsos de attosegundo. Estos haces permiten entregar una mayor cantidad de energía al blanco en comparación con los esquemas gaussianos tradicionales, manteniendo la intensidad por debajo del régimen de supresión de barrera. Nuestras simulaciones teóricas demuestran que esta configuración permite sistemas HHG más compactos y que, combinados con las propiedades de refocalización de los armónicos generados, resultan en pulsos de attosegundo hasta tres veces más intensos. Esta ganancia de intensidad podría permitir que las fuentes HHG se adapten mejor a aplicaciones que requieren flujos altos de fotones, como nanoimagen, metrología o espectroscopía. Los resultados experimentales preliminares realizados en el grupo de los Profs. Anne L’Huiller y Cord L. Arnold, en la Universidad de Lund (Suecia), corroboran las propiedades de los armónicos de orden elevado generados mediante hollow-Gaussian beams. Posteriormente, investigamos la conversión de vórtices espaciotemporales ópticos (STOVs, por sus siglas en inglés) desde el infrarrojo cercano al ultravioleta extremo a través del proceso HHG, con carga topológica alta. Desarrollamos un marco teórico para describir la dinámica de generación y propagación de STOVs en el ultravioleta extremo mediante HHG. Nuestras simulaciones teóricas concuerdan de manera excelente con las primeras observaciones experimentales de HHG generados mediante STOVs, realizadass por el grupo de los Profs. Margaret M. Murnane y Henry C. Kapteyn de la Universidad de Colorado en Boulder (Estados Unidos). Finalmente, proponemos un esquema para la generación de STOVs en el ultravioleta extremo mediante HHG en el que todos los armónicos se emiten en el campo lejano con la misma carga topológica. Esta configuración permite la síntesis de STOVs en escalas de attosegundo. Estos pulsos de attosegundo con topologías no triviales, acopladas en los dominios espacial y temporal, podrían resultar de gran interés para el estudio de dinámicas electrónicas ultrarrápidas en nuevos materiales o en experimentos de dicroísmo circular helicoidal. Esta tesis implica la comprensión y el desarrollo de diversos métodos y modelos numéricos avanzados, tales como la implementación de códigos altamente paralelizados para calcular la respuesta HHG basados en la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo en tres dimensiones, el desarrollo de software basado en unidades de procesamiento gráfico (GPU, por sus siglas en inglés) para el cálculo de la aproximación de campo fuerte (SFA, por sus siglas en inglés), o el uso de códigos de última generación de particle-in-cell para simulaciones de interacción láser-plasma. En combinación con las herramientas existentes en el grupo de Aplicaciones de Láser y Fotónica (ALF) de la Universidad de Salamanca, estos métodos han permitido la simulación de escenarios extremos para la interacción de luz láser estructurada, en el régimen de campo intensos, con la materia. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170424 [EN] This doctoral thesis addresses a key methodological challenge in high-dimensional data analysis: the instability of sparse solutions in penalized tensor models. Specifically, it proposes a theoretical and computational framework that integrates Bootstrap resampling techniques with the Elastic Net-penalized Tucker decomposition —known as the CenetTucker model— to enhance the stability and reproducibility of latent factor selection. The research is structured around three main pillars: (i) a comprehensive review of the theoretical foundations and limitations of sparse solutions in tensor-structured data, (ii) the formalization and implementation of a Bootstrap-based stabilization procedure tailored to the CenetTucker model, and (iii) the empirical evaluation of model stability through simulated experiments and real datasets. As an applied contribution, the thesis introduces an R package named GSparseBoot, which automates the model fitting, resampling, and computation of stability metrics —including variable inclusion frequency, Jaccard index, support variability, and stable selection index. While the package is not yet published on CRAN, its development is complete, and its public release is currently in process. Results demonstrate that incorporating Bootstrap significantly reduces the structural variability of penalized solutions without compromising interpretability or predictive performance. This improvement is particularly evident in scenarios involving high collinearity or weak latent structures, where traditional approaches tend to be unstable. Additionally, a set of tailored stability metrics is proposed to rigorously assess consistency across resampling replicates in multi-way contexts. This work offers an original methodological contribution at the intersection of computational statistics, tensor factorization, and regularization. It provides a solid mathematical foundation, a reproducible computational implementation, and practical tools to support scientific studies in genomics, neuroscience, sensory data analysis, and other domains where statistical reproducibility is paramount. Overall, this thesis advances the development of more robust and reliable statistical models in the era of complex, highdimensional data. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170409 [ES] La energía solar es una tecnología fundamental en la búsqueda global de un futuro energético sostenible. En el corazón de esta revolución se encuentran las células fotovoltaicas (FV), dispositivos extraordinarios que convierten directamente la luz solar en electricidad. La búsqueda de tecnologías solares más económicas, eficientes y versátiles ha llevado a los investigadores a explorar nuevos materiales que superen las limitaciones de los procesos de fabricación de silicio, que consumen mucha energía1,2. En los últimos años, los materiales bidimensionales (2D) se han convertido en excelentes componentes para células solares gracias a sus excepcionales propiedades y han sido objeto de una extensa investigación. Son materiales ultrafinos con un grosor de tan solo unos pocos átomos, lo que les confiere propiedades únicas, muy diferentes de las de sus homólogos en masa. Los materiales 2D ofrecen varias ventajas, como componentes de células solares debido a su espesor atómico, sus superficies lisas y su falta de enlaces sin pareja. Además, su estructura electrónica, incluyendo su band gap, está significativamente influenciada por los átomos y los grupos funcionales de su superficie. Esto ofrece la oportunidad de manipular con precisión la interfase, minimizando la pérdida de energía durante la extracción de portadores y el transporte a través de ella3. Debido a su alta movilidad de portadores, algunos materiales 2D pueden funcionar como electrodos para lograr una transferencia de carga eficiente4, 5. Además, los materiales 2D poseen una excelente estabilidad química y mecánica junto con su alta compacidad, lo que les hace resistentes a la humedad, el oxígeno, la migración de iones y la difusión de metales. Finalmente, forman heteroestructuras de van der Waals por adsorción física en otros materiales, minimizando la formación de defectos en la interfase6. Sin embargo, a pesar de la gran cantidad de trabajo realizado en el diseño, la síntesis, la caracterización y las aplicaciones de estos materiales, aún quedan muchos aspectos por resolver para mejorar sus propiedades. Este trabajo se centra en dos tipos diferentes de materiales: puntos de carbono dopados con nitrógeno (NCD) y perovskitas bidimensionales de haluros metálicos.; [EN] Solar energy is a fundamental technology in the global search for a sustainable energy future. At the heart of this revolution are photovoltaic (PV) cells, extraordinary devices that directly convert sunlight into electricity. The search for cheaper, more efficient, and more versatile solar technologies has led researchers to explore new materials that overcome the limitations of energy-intensive silicon manufacturing processes1,2. In recent years, two-dimensional (2D) materials have emerged as excellent components for solar cells due to their exceptional properties and have been the subject of extensive research. They are ultrathin materials with a thickness of just a few atoms, which gives them unique properties, very different from those of their bulk counterparts. 2D materials offer several advantages as solar cell components due to their atomic thickness, smooth surfaces, and lack of dangling bonds. Furthermore, their electronic structure, including their band gap, is significantly influenced by the atoms and functional groups on their surface. This offers the opportunity to precisely manipulate the interface, minimizing energy loss during carrier extraction and transport across it3. Due to their high carrier mobility, some 2D materials can function as electrodes to achieve efficient charge transfer4, 5. In addition, 2D materials possess excellent chemical and mechanical stability along with their high compactness, making them resistant to moisture, oxygen, ion migration, and metal diffusion. Finally, they form van der Waals heterostructures by physical adsorption onto other materials, minimizing the formation of defects at the interface6. However, despite the large amount of work carried out in the design, synthesis, characterization, and applications of these materials, many aspects remain to be resolved in order to improve their properties. This work focuses on two different types of materials: nitrogen-doped carbon dots (NCDs) and two-dimensional metal halide perovskites. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170302 [ES] El cambio climático afecta de forma directa al sector vitivinícola, generando un desfase entre la madurez tecnológica y la madurez fenólica de la uva. Esto da lugar a vinos con menor acidez, mayor graduación alcohólica, mayor amargor y/o astringencia, inestabilidad del color y problemas de estabilidad tartárica. Por lo que todos estos efectos comprometen tanto la calidad final del producto como su aceptación en el mercado. Es por ello que, en los últimos años, se investigan nuevas estrategias de vinificación orientadas a mitigar los efectos adversos del cambio climático sobre la calidad del vino. Entre ellas, la utilización de algunos subproductos de la industria vitivinícola como fuente para la obtención de biopolímeros protectores. Esta industria genera anualmente grandes cantidades de subproductos, como hollejos, orujos y lías, cuya gestión representa un impacto ambiental significativo. Ante este contexto, el objetivo general de esta Tesis doctoral es evaluar en profundidad el efecto de la adición de diferentes manoproteínas, tanto obtenidas a partir de Saccharomyces cerevisiae, como las extraídas de lías de fermentación procedentes de subproductos de la vinificación, sobre propiedades organolépticas como la astringencia y el color, la composición fenólica y la estabilidad tartárica en vinos blancos y tintos. Para ello, se desarrolló y validó un método analítico basado en HPLC-MRM-MS tras derivatización con PMP, a partir del cual se realizó la determinación del contenido de monosacáridos y la estimación de las diferentes familias de polisacáridos en diversos subproductos enológicos. Este método presentó alta precisión, exactitud y sensibilidad, con límites de detección y cuantificación inferiores a los niveles habituales en productos enológicos, y posibilita la identificación y cuantificación de monosacáridos con características estructurales similares en manoproteínas comerciales, extractos de polisacáridos de lías de vino y orujos de uva. Además, se profundizó en el estudio del efecto de las variaciones del pH en el vino sobre la interacción entre las manoproteínas de la levadura y flavanoles. Se aisló un extracto rico en MPs a partir de la pared celular de Saccharomyces cerevisiae mediante digestión con Zimoliasa, se purificó y se caracterizó para evaluar el efecto de diferentes valores de pH (pH 3 y pH 4) sobre las interacciones entre la MPs extraída y una mezcla de flavanoles comúnmente encontrada en vino tinto. Para este estudio se emplearon técnicas como ITC, HPLC-DAD-MS y HRSEC-RID. Los resultados mostraron que, en el contexto de cambio climático, donde los valores de pH del vino tienden a situarse en torno a 4, la adición de MPs de peso molecular alto-medio podría resultar eficaz tanto para precipitar flavanoles galoilados como para mejorar la solubilidad de los no galoilados. Esta estrategia permitiría contrarrestar la astringencia y prevenir perfiles sensoriales indeseables. Por último, se llevó a cabo evaluación de la obtención de manoproteínas a partir de subproductos de vinificación (lías de fermentación de uva blanca y tinta), así como el efecto de las mismas frente a la estabilidad tartárica, composición fenólica y color en vino blanco y tinto. Se obtuvieron, por extracción en autoclave, y caracterizaron trece extractos de MPs procedentes de lías de vinificación. De ellas, se seleccionaron los extractos de MPs de mayor y más bajo peso molecular y contenido proteico, procedentes de lías blancas (variedad Verdejo) y tintas (Variedad Tempranillo) para el estudio de las propiedades tecnofuncionales. Los resultados demostraron que su eficacia depende de la matriz del vino: en vinos blancos mejoraron inicialmente la estabilidad tartárica, mientras que en tintos mostraron efectos protectores más sostenidos sobre los compuestos fenólicos y el color. En conjunto, los resultados confirman que la obtención de manoproteínas a partir de subproductos enológicos y su aplicación en bodega constituyen una herramienta eficaz y sostenible para mitigar los efectos negativos del cambio climático sobre la calidad de los vinos. Además, ofrecen una alternativa natural que promueve la revalorización de los subproductos de vinificación, contribuyendo a una enología más respetuosa con el medio ambiente. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170201 [ES] Mediante cálculos computacionales, puramente cuánticos y metodologías aproximadas, en esta tesis doctoral se explora el comportamiento de cinco sistemas moleculares en el espacio interestelar, con el fin de poder contribuir con datos directos a modelos astroquímicos en la interpretación de los espectros, y en la comprensión de sus mecanismos de colisión. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/170193 [EN] This doctoral dissertation investigates the nonlinear post-compression of ultrashort laser pulses in multipass cells (MPCs), addressing a key challenge in ultrafast laser science: the generation of clean, few-cycle pulses from high-power Yb-based laser systems. As these lasers increasingly replace Ti:Sapphire systems in high-repetition-rate applications, efficient post-compression techniques become essential. A comprehensive numerical and theoretical framework was developed to simulate nonlinear propagation in MPCs, fully resolving the spatio-temporal and spatio-spectral dynamics (3+1)D, including diffraction, dispersion, and nonlinear effects. The framework enables systematic exploration and optimization of MPC performance under realistic experimental conditions. Through this approach, the thesis identifies the Enhanced Frequency Chirp Regime (EFCR) as an optimal operating regime for achieving broad spectra with high pulse cleanness in MPCs. The study extends to both gas-filled and bulk-filled MPCs, analyzing the influence of input chirp, mirror dispersion, and pulse distortions, confirming the intrinsic robustness of the MPC process. A grism-based compressor is designed and optimized using a particle-swarm algorithm to compensate complex spectral phases, yielding near-transform-limited pulses with excellent temporal cleanness. Altogether, the work provides a high-fidelity modeling tool and design strategy for next-generation ultrafast laser systems. Its insights and methods contribute directly to advancing stable, high-quality few-cycle pulse generation in Yb-based platforms and reducing experimental trial-and-error in post-compression design. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/169845 [ES] El tratamiento de aguas residuales es un problema continuo en la sociedad. A medida que avanza la tecnología y la industria, las aguas residuales son cada vez más abundantes y complejas de tratar y la legislación cada más estricta y exigente en términos de la presencia de contaminantes en fluido acuosos. Para solucionar este problema se aplican cada vez más tratamientos avanzados pero que actualmente son caros de aplicar (por ejemplo, la osmosis inversa), o tienen desventajas que los hacen poco prácticos, por lo que siempre se buscan nuevas opciones más sostenibles. Las partículas magnéticas tienen características que les proporcionan varias ventajas para su utilización en el tratamiento de aguas: debido a sus propiedades superficiales y porosas se pueden utilizar como adsorbentes en procesos de adsorción; de igual modo, las partículas magnéticas con hierro en su superficie pueden servir de catalizador en procesos de Fenton heterogéneo, procesos que oxidan compuestos orgánicos y otros contaminantes por medio de especies reactivas de oxígeno que se generan in situ. Por otro lado, como presentan importantes propiedades magnéticas se pueden separar o controlar a través de campos magnéticos, lo que permite la utilización de un proceso sencillo (separación magnética) para lograr la recuperación de estas partículas y, después de regenerarlas, su reutilización. En esta Tesis Doctoral se ha investigado de forma más profundizada la eficacia de la aplicación de las partículas magnéticas en el tratamiento de aguas, incluyendo su recuperación, regeneración y reutilización y un estudio de la influencia de las principales variables. Para tal, se estudiaron varios tipos de partículas magnéticas para su utilización en procesos de adsorción, Fenton heterogéneo y Foto-Fenton heterogéneo: micropartículas de magnetita, nanopartículas de magnetita y de hematita, hierro cerovalente, y nanohilos de hierro. Con relación a los efluentes estudiados, se han utilizado efluentes conteniendo colorantes textiles, azúcares, aguas residuales de EDAR, lixiviados de CTR, y aguas conteniendo fenoles. También, se han mejorado métodos y procesos, incluyendo analíticos, de forma a poderse proporcionar al futuro investigador del campo una más eficaz y rápida obtención y evaluación de los resultados logrados. También es importante indicar que se desarrolló un método de regeneración para las partículas recuperadas, de forma que mantengan su eficacia cuando sean sucesivamente reutilizadas en tratamientos. El método de regeneración utilizado resulta eficaz, con micropartículas regeneradas con hidracina siendo capaces de eliminar más del 70% de Azul de Metileno presente en el agua por medio de Fenton heterogéneo, incluso cuando las mismas partículas han sido reutilizadas 10 veces. Por comparación, partículas sin regenerar reducen su eficacia al 40% en el segundo uso, y por debajo del 20% en el tercer uso y sucesivos. Por otro lado, el proceso de Foto- Fenton heterogéneo muestra una capacidad de autoregeneración gracias al uso de luz ultravioleta, con las mismas partículas siendo capaces de eliminar más del 95% del Azul de Metileno presente durante 10 usos aun cuando solo han sido regeneradas una única vez al principio de todo el proceso antes de ser utilizadas. Se han estudiado otros métodos diferentes de regeneración y reactivos. En todos los experimentos en los que se ha utilizado un valor óptimo para las variables principales (determinado en esta Tesis por series de secuencias de experimentos) se han logrado obtener eficacias de reducción de contaminantes elevadas, llegando en muchos de los casos a superar, como mínimo, los 90%. Como ejemplo de uno de los muchos resultados obtenidos se puede por ejemplo destacar que a la hora de tratar aguas residuales reales, 2.5 g/L de nanopartículas de magnetita son capaces de reducir el TOC un 80%, comparado con la misma cantidad de micropartículas reduciendo el TOC solo un 20%. Cuando se tratan aguas con compuestos fenólicos, 0.5 g/L de nanopartículas de magnetita eliminan más del 98% de fenoles, mientras que concentraciones superiores de micropartículas solo eliminan alrededor del 40%.; [EN] Wastewater treatment is a permanent problem in society. As technology and industries advance, wastewater becomes increasingly abundant and complex to treat, and legislation becomes more stringent and demanding regarding the presence of contaminants in aqueous fluids. To solve this problem, advanced treatments are increasingly being applied, but they are currently expensive (e.g., reverse osmosis) or have disadvantages that make them impractical, so new, more sustainable options are constantly being sought. Magnetic particles have characteristics that provide several advantages for use in water treatment: due to their surface and porous properties, they can be used as adsorbents in adsorption processes; similarly, magnetic particles with iron on their surface can serve as catalysts in heterogeneous Fenton processes, processes that oxidize organic compounds and other contaminants through the generation of reactive oxygen species. On the other hand, since they have important magnetic properties, they can be separated or controlled by magnetic fields, which allows for the use of a simple and gentle process (magnetic separation) achieving the recovery of these particles and, after regenerating them, allowing their reuse. They can be used as adsorbents in adsorption processes; and particles with iron on their surface can serve as catalysts for heterogeneous Fenton processes, processes that can oxidize organic compounds by means of reactive oxygen species. This PhD Thesis has investigated in greater depth the effectiveness of the application of magnetic particles in water treatment, including their recovery, regeneration, and reuse, and a study of the influence of the main variables. To this end, several types of magnetic particles were studied for use in adsorption processes, heterogeneous Fenton and heterogeneous photo-Fenton: magnetite microparticles, magnetite and hematite and zero-valent iron nanoparticles, and iron nanowires. Regarding the effluents studied, effluents containing textile dyes, sugars, wastewater from WWTPs, leachates from waste treatment plants, and water containing phenols were used. Also, methods and processes, including analytical ones, have been improved to provide future researchers in the field with more efficient and rapid acquisition and evaluation of the results achieved. In addition, it is also important to notice that a regeneration method was developed for the recovered particles, ensuring their effectiveness is maintained when they are subsequently reused in the treatment process. The regeneration method used is effective, with microparticles regenerated with hydrazine capable of removing more than 70% of the methylene blue present in water using heterogeneous Fenton, even when the same particles have been reused 10 times. By comparison, unregenerated particles reduce their effectiveness to 40% on the second use, and below 20% on the third and subsequent uses. Furthermore, the heterogeneous photo-Fenton process demonstrates a self-regenerative capacity thanks to the use of ultraviolet light, with the same particles capable of removing more than 95% of the methylene blue present during 10 uses, even when they have only been regenerated once at the beginning of the entire process before being used. Other regeneration methods and reagents have been studied. In all experiments using an optimal value for the main variables (determined in this thesis by a series of sequences of experiments), high pollutant reduction efficiencies have been achieved, in many cases reaching at least 90%. As an example of one of the many results obtained, it can be highlighted that when treating real wastewater, 2.5 g/L of magnetite nanoparticles are able to reduce TOC by 80%, compared to the same amount of microparticles, which reduces TOC by only 20%. When treating water with phenolic compounds, 0.5 g/L of magnetite nanoparticles removes more than 98% of phenols, while higher concentrations of microparticles only remove around 40%.; [PT] O tratamento de águas residuais é um problema permanente na sociedade. À medida que a tecnologia e a indústria avançam, as águas residuais tornam-se cada vez mais abundantes e complexas de tratar, e a legislação torna-se mais rigorosa e exigente quanto à presença de contaminantes nos fluidos aquosos. Para resolver este problema, os tratamentos avançados estão a ser cada vez mais aplicados, mas atualmente são dispendiosos (por exemplo, osmose inversa) ou apresentam desvantagens que os tornam impraticáveis, pelo que se procuram constantemente novas opções mais sustentáveis. As partículas magnéticas apresentam características que proporcionam diversas vantagens para utilização no tratamento de águas: devido às suas propriedades superficiais e porosas, podem ser utilizadas como adsorventes em processos de adsorção; da mesma forma, partículas magnéticas com ferro na superfície podem servir como catalisadores em processos Fenton heterogéneos, processos que oxidam compostos orgânicos e outros contaminantes através da geração de espécies reativas de oxigénio. Por outro lado, como possuem propriedades magnéticas importantes, podem ser separadas ou controladas por campos magnéticos, o que permite a utilização de um processo gentil (separação magnética). A separação magnética é um processo simples para obter a recuperação simples destas partículas e, após a sua regeneração, para a sua reutilização. Nesta tese de doutoramento investigou-se em maior profundidade a eficácia da aplicação de partículas magnéticas no tratamento de águas, incluindo a sua recuperação, regeneração e reutilização, e um estudo da influência das principais variáveis. Para tal, foram estudados vários tipos de partículas magnéticas para utilização em processos de adsorção, Fenton heterogéneo e foto-Fenton heterogéneo: micropartículas de magnetita, nanopartículas de magnetita e hematita, nanopartículas de ferro zerovalente e nano-fios de ferro. Relativamente aos efluentes estudados, foram utilizados efluentes contendo corantes têxteis, açúcares, águas residuais de ETAR, lixiviados de estações de tratamento de resíduos sólidos urbanos e águas contendo fenóis. Além disso, os métodos e processos, incluindo os analíticos, foram melhorados para proporcionar aos futuros investigadores da área uma aquisição e avaliação mais eficiente e rápida dos resultados obtidos. Por outro lado, é importante salientar que foi desenvolvido um método de regeneração para as partículas recuperadas, garantindo a manutenção da sua eficácia quando posteriormente reutilizadas no processo de tratamento. O método de regeneração utilizado é eficaz, com micropartículas regeneradas com hidrazina capazes de remover mais de 70% do azul de metileno presente na água utilizando Fenton heterogéneo, mesmo quando as mesmas partículas foram reutilizadas 10 vezes. Em comparação, as partículas não regeneradas reduzem a sua eficácia para 40% na segunda utilização e para menos de 20% na terceira e seguintes utilizações. Além disso, o processo foto-Fenton heterogéneo demonstra capacidade auto-regeneradora graças à utilização de luz ultravioleta, com as mesmas partículas capazes de remover mais de 95% do azul de metileno presente durante 10 utilizações, mesmo quando regeneradas apenas uma vez no início de todo o processo antes de serem utilizadas. Outros métodos e reagentes de regeneração têm sido estudados. Em todas as experiências, utilizando um valor ótimo para as principais variáveis (determinado nesta tese por uma série de sequências de experiências), foram alcançadas elevadas eficiências de redução de poluentes, em muitos casos excedendo pelo menos os 90%. Como exemplo de um dos muitos resultados obtidos, pode-se destacar que, no tratamento de águas residuais reais, 2,5 g/L de nanopartículas de magnetita são capazes de reduzir o COT em 80%, em comparação com a mesma quantidade de micropartículas, que reduz o COT em apenas 20%. No tratamento de água com compostos fenólicos, 0,5 g/L de nanopartículas de magnetita removem mais de 98% dos fenóis, enquanto concentrações mais elevadas de micropartículas removem apenas cerca de 40%.; [FR] Le traitement des eaux usées est un problème constant pour la société. Avec les progrès technologiques et industriels, les eaux usées deviennent de plus en plus abondantes et complexes à traiter, et la législation se durcit quant à la présence de contaminants dans les fluides aqueux. Pour résoudre ce problème, des traitements avancés sont de plus en plus utilisés, mais ils sont actuellement coûteux (par exemple, l'osmose inverse) ou présentent des inconvénients qui les rendent peu pratiques. De nouvelles options plus durables sont donc constamment recherchées. Les particules magnétiques présentent des caractéristiques qui offrent plusieurs avantages pour le traitement de l'eau : grâce à leur surface et à leurs propriétés poreuses, elles peuvent être utilisées comme adsorbants dans les procédés d'adsorption ; de même, les particules magnétiques contenant du fer à leur surface peuvent servir de catalyseurs dans les procédés hétérogènes de Fenton, qui oxydent les composés organiques et autres contaminants par la génération d'espèces réactives de l'oxygène. D'autre part, grâce à leurs propriétés magnétiques importantes, elles peuvent être séparées ou contrôlées par des champs magnétiques, ce qui permet un procédé doux (séparation magnétique). La séparation magnétique est un procédé simple permettant de récupérer ces particules et, après régénération, de les réutiliser. Elles peuvent être utilisées comme adsorbants dans les procédés d'adsorption ; les particules ferreuses peuvent servir de catalyseurs pour les procédés de Fenton hétérogène, procédés permettant d'oxyder des composés organiques par des espèces réactives de l'oxygène. Cette thèse de doctorat a approfondi l'efficacité de l'application des particules magnétiques au traitement de l'eau, notamment leur récupération, leur régénération et leur réutilisation, ainsi que l'étude de l'influence des principales variables. À cette fin, plusieurs types de particules magnétiques ont été étudiés pour leur utilisation dans les procédés d'adsorption, le Fenton hétérogène et le photo-Fenton hétérogène : microparticules de magnétite, magnétite et hématite, nanoparticules de fer zérovalentes et nanofils de fer. Les effluents étudiés ont porté sur des effluents contenant des colorants textiles, des sucres, des eaux usées de stations d'épuration, des lixiviats de stations de traitement de residues solide, et des eaux contenant des phénols. De plus, les méthodes et procédés, notamment analytiques, ont été améliorés afin de permettre aux futurs chercheurs du domaine une acquisition et une évaluation plus efficaces et plus rapides des résultats obtenus. De plus, il est important de noter qu'une méthode de régénération des particules récupérées a été développée, garantissant ainsi leur efficacité lors de leur réutilisation ultérieure dans le processus de traitement. La méthode de régénération utilisée est efficace : les microparticules régénérées à l'hydrazine sont capables d'éliminer plus de 70 % du bleu de méthylène présent dans l'eau avec du Fenton hétérogène, même après dix réutilisations. En comparaison, les particules non régénérées réduisent leur efficacité à 40 % lors de la deuxième utilisation, et à moins de 20 % lors de la troisième utilisation et des suivantes. De plus, le procédé photo-Fenton hétérogène démontre une capacité d'auto-régénération grâce à l'utilisation de la lumière ultraviolette : les mêmes particules sont capables d'éliminer plus de 95 % du bleu de méthylène présent lors de dix utilisations, même après une seule régénération au début du processus. D'autres méthodes et réactifs de régénération ont été étudiés. Dans toutes les expériences utilisant une valeur optimale pour les variables principales (déterminée dans cette thèse par une série d'expériences), des rendements élevés de réduction des polluants ont été obtenus, dépassant souvent au moins 90 %. À titre d'exemple, parmi les nombreux résultats obtenus, on peut souligner que lors du traitement des eaux usées réelles, 2,5 g/L de nanoparticules de magnétite permettent de réduire le COT de 80 %, contre seulement 20 % pour la même quantité de microparticules. Lors du traitement de l'eau avec des composés phénoliques, 0,5 g/L de nanoparticules de magnétite élimine plus de 98 % des phénols, tandis que des concentrations plus élevées de microparticules n'en éliminent qu'environ 40 %. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/169839 [ES] Las Q-balls son soluciones que se encuentran presentes en algunas teorías de campos que son invariantes bajo transformaciones U(1). Debido a la presencia de esta simetría, estas soluciones poseen una cantidad conservada que denominamos genéricamente como carga de Noether. Estas soluciones son de tipo solitónico, no topológicas y minimizan la energía del sistema para un valor fijo de dicha carga. Además de ellos, estos defectos giran en el espacio interno con una determinada frecuencia que recibe el nombre de frecuencia de rotación interna. Dichas soluciones han sido encontradas en varios campos de la física como la cosmología y la materia condensada, por ello su estudio es de bastante importancia. En esta tesis se han obtenido expresiones analíticas de soluciones de tipo Q-ball en varios modelos sigma O(N) deformados y posteriormente hemos analizado su estabilidad lineal. Los modelos estudiados son los siguientes: 1 - Modelo sigma O(4) deformado: Este modelo posee dos campos escalares complejos inmersos en el espacio-tiempo de Minkowski de (1+1) dimensiones y un único punto de vacío, por lo que solo admitirá soluciones no topológicas. Se han encontrado expresiones analíticas de tipo Q-ball similares a las encontradas en el modelo phi^6. A estas soluciones se las ha denominado Q-ball simples y en ellas uno de los campos complejos es nulo para todo valor de la coordenada espacial. Posteriormente se ha obtenido otro tipo de Q-ball más complicado que ha sido denominado como Q-balls compuestas. En estas soluciones ambos campos complejos son no nulos para algún valor de la coordenada espacial. Este tipo de Q-balls forman familias dependientes de un parámetro y pueden ser interpretados como una combinación no lineal de las Q-balls simples anteriores. El parámetro de familia mencionado de estas soluciones mide la separación entre las Q-balls simples la componen. Dado que este modelo posee dos campos complejos distintos, en principio cada componente compleja de estas Q-balls puede girar en el espacio interno con una frecuencia de rotación interna independiente. Sin embargo, en este artículo hemos obtenido las expresiones analíticas únicamente de aquellos casos en los que ambas frecuencias coinciden. Posteriormente se ha analizado la estabilidad lineal de todas las soluciones encontradas llegando a la conclusión de que las Q-balls simples son estables porque cumplen el criterio de estabilidad de Friedberg ampliamente conocido en la literatura. En cambio, las Q-balls compuestas son inestables. 2 - Modelo sigma O(3) deformado: Este otro modelo posee un campo escalar real y otro complejo inmersos en el espacio-tiempo de Minkowski de (1+1) dimensiones y dos puntos de vacío distintos, por ello este modelo podrá admitir soluciones topológicas. En dicho modelo se han encontrado expresiones analíticas de soluciones simples y compuestas, donde de la misma forma que ocurría en el modelo anterior las soluciones compuestas también dependen de un parámetro de familia. Las soluciones simples encontrados consisten en kinks solitarios, o kinks acoplados a Q-balls. En cambio, la solución compuesta encontrada consiste en una combinación no lineal de las dos anteriores. También se ha analizado la estabilidad lineal de las soluciones obtenidas de las que cabe destacar que el kink acoplado a la Q-ball es estable a pesar de no cumplir el criterio de estabilidad de Friedberg. Esto es debido a que la Q-ball se estabiliza gracias a su acople con el kink lo que le permite mantener su estabilidad a pesar de no cumplir este criterio. Este resultado es completamente novedoso en el estudio de soluciones de tipo Q-ball. 3 - Modelo sigma O(5) deformado: Este último modelo posee un campo escalar real y dos campos complejos también inmersos en el espacio-tiempo de Minkowski de (1+1) dimensiones y dos puntos de vacío. Este modelo es el más complejo de los tres estudiados. Por ello en él se ha obtenido una variedad más amplia de soluciones simples y compuestas. Tal como se hizo con las soluciones de artículos anteriores se ha analizado la estabilidad lineal de todas y cada una de las soluciones halladas en el artículo. Posteriormente se han estudiado sus vías de decaimiento cuando estas son inestables. Entre los resultados obtenidos en este estudio destaca el llamado "mecanismo de máxima simetrización". Cuando este mecanismo tiene lugar las frecuencias de rotación interna de las componentes complejas se modifican hasta que estas cumplen una relación dependiente de los parámetros del modelo. Para estudiar estas vías de decaimiento se han realizado simulaciones numéricas donde se han considerado soluciones iniciales inestables. Sobre ellas se ha aplicado una perturbación y posteriormente se la ha dejado evolucionar en el tiempo permitiéndonos observar y analizar el proceso de decaimiento. Los resultados obtenidos en esta tesis han sido publicados en varios artículos científicos en diversas revistas pertenecientes al primer cuartil en sus campos correspondientes. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/169778 [ES] Colletotrichum es un género de hongos filamentosos fitopatógenos que causan la enfermedad de la antracnosis. Colletotrichum graminicola es el agente causal de la antracnosis del maíz (Zea mays), una enfermedad de gran impacto económico cuya incidencia está en aumento en distintas regiones del mundo y cuyos principales síntomas son el tizón foliar y la pudrición del tallo. Su éxito infeccioso depende en gran medida de la acción de proteínas efectoras, muchas de las cuales permanecen poco caracterizadas. Esta Tesis Doctoral se centró en dos efectores nucleares clave que son parálogos entre sí: CgEP4 y CgEP1 (Colletorichum graminicola Effector Protein 4 and 1). El estudio de CgEP4 reveló que se trata de un efector con localización nuclear altamente conservado, originado por una duplicación ancestral, cuya función resulta indispensable para la virulencia. Este gen está altamente conservado entre aislados de campo de C. graminicola de distintos continentes, lo que subraya su importancia biológica. A nivel experimental, se comprobó que CgEP4 se expresa de manera específica durante las fases iniciales de la infección y se transloca al núcleo de las células de maíz. Los mutantes de deleción mostraron una notable reducción en la capacidad de penetración y colonización, así como una activación fuerte de defensas basales en el hospedador, lo que indica que este efector cumple un papel esencial en la supresión de respuestas inmunitarias tempranas. Además, los ensayos in vitro revelaron que su ausencia altera procesos fúngicos fundamentales como el crecimiento, la esporulación y la tolerancia al estrés oxidativo y salino, lo que apunta a una doble función de CgEP4: actuar sobre el hospedador y, al mismo tiempo, regular aspectos internos de la fisiología del hongo. El análisis de CgEP1 se centró en la influencia de las repeticiones en tándem que presenta en su secuencia sobre la virulencia. A partir de un conjunto de aislados naturales se identificaron variantes alélicas que diferían en el número de repeticiones intragénicas (entre 5 y 8), lo que permitió establecer una relación directa entre la arquitectura del gen y la virulencia. Experimentos de complementación funcional demostraron que se requieren al menos siete repeticiones para mantener la virulencia, mientras que alelos con menos repeticiones pierden eficacia infecciosa y se comportan como mutantes nulos. Modelados estructurales realizados con AlphaFold2 confirmaron que la pérdida de repeticiones compromete la estabilidad tridimensional de la proteína, explicando la pérdida de función. A nivel transcriptómico, se comprobó que CgEP1 no solo suprime genes de defensa en las primeras etapas de la infección, sino que también reprograma el metabolismo del maíz en fases posteriores, favoreciendo la colonización. De forma paralela, en el propio hongo regula la expresión de genes asociados a la biosíntesis proteica, al metabolismo energético y a enzimas de degradación de la pared vegetal, reforzando su papel como efector multifuncional capaz de coordinar tanto la respuesta del hospedador como la del patógeno. En conjunto, esta tesis doctoral demuestra que CgEP4 y CgEP1 son efectores nucleares fundamentales para la virulencia de C. graminicola. Ambos casos ilustran la complejidad de las interacciones planta-patógeno y aportan nuevas perspectivas para el diseño de estrategias de control frente a la antracnosis del maíz. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/169771 [ES] Esta Tesis Doctoral se centra en el diseño y síntesis de nuevos iminoazúcares con potencial actividad como inhibidores de glicosidasas. Se ha desarrollado una metodología sintética eficiente para obtener sistemas oxa-nor-tropánicos en un solo paso mediante una reacción intramolecular tipo dominó basada en una cicloadición [3+2]-dipolar inicial. En el primer capítulo se estudia esta reacción entre diversas nitronas y alquenos funcionalizados, logrando acceder a sistemas oxa-nor-tropánicos y a estructuras bicíclicas de tipo indolizidina y pirrolo[1,2-a]azepina, cuya formación depende de la naturaleza de los reactivos empleados. El segundo capítulo aborda el diseño asistido por ordenador de análogos estructurales de la swainsonina, mediante estudios de fragmentación molecular (FMO) y docking, identificando compuestos con interacciones favorables en el sitio activo de la -manosidasa II de Golgi y propiedades fisicoquímicas adecuadas para su posible actividad inhibidora. En el tercer capítulo se desarrollan metodologías sintéticas regio- y diastereoselectivas para la funcionalización de los sistemas tropánicos e indolizidínicos, aprovechando la reactividad del grupo N,O-acetal para introducir sustituyentes en posición C-3 y explorando también la funcionalización en C-5. Estas transformaciones permiten obtener una amplia variedad de derivados con potencial biológico. En conjunto, el trabajo combina estrategias de síntesis orgánica y modelización molecular para avanzar en el desarrollo racional de inhibidores de glicosidasas basados en iminoazúcares. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/169591 [ES] Esta tesis se centra principalmente en la generación, detección, caracterización y aplicación eficientes de pulsos láser ultracortos en el procesamiento de diversos materiales para aplicaciones biológicas y médicas. Para ello, se empleó un oscilador láser de Ti:Zafiro amplificado mediante un sistema de amplificación de pulsos, logrando duraciones de pulso cortas en el rango de femtosegundos, con una frecuencia de repetición de 5 kHz y una energía de hasta 1,6 mJ por pulso. Estos pulsos se sintonizan espectralmente mediante un amplificador paramétrico. La longitud de onda del pulso se modula mediante procesos no lineales, lo que permite sintonizarlo en un rango de 240 a 2400 nm. Este mecanismo permite que el láser de Ti:Zafiro sirva como fuente de pulsos ópticos ultracortos. Instrumentos como FROG o SPIDER se utilizan habitualmente para identificar pulsos ultracortos. Estos pulsos se caracterizan por su duración extremadamente corta, lo que permite la monitorización de procesos físicos, químicos y biológicos ultrarrápidos. Además, presentan un amplio ancho de banda espectral, alta intensidad y energía de pico debido a su concentración en un período de tiempo reducido. Se han caracterizado y optimizado numerosos parámetros experimentales, como el tamaño y la potencia del haz láser, la geometría de enfoque, el tiempo de tratamiento, las fibras ópticas utilizadas, entre otros, para lograr los objetivos deseados. Recientemente, las técnicas ópticas se han aplicado ampliamente en el diagnóstico, pronóstico y tratamiento médicos. Diversas técnicas de imagen óptica y espectroscopía han alcanzado un éxito significativo en la investigación médica y biológica. La fluorescencia con resolución temporal es una de estas técnicas y constituye una herramienta poderosa para el estudio de tejidos y células. El primer capítulo de esta tesis describe la fluorescencia con resolución temporal de dos muestras diferentes, BODIPY y DEXTRAN-TR, tras la excitación con un haz láser ultrarrápido. Optimizamos la configuración experimental para las mediciones de fluorescencia de los fluoróforos BODIPY y DEXTRAN-TR y diseñamos un programa MATLAB que permite la reconstrucción de la función de fluorescencia real. Este enfoque busca que esta técnica sea compatible con diversas aplicaciones biomédicas. Este trabajo tiene como objetivo investigar, desarrollar y validar la aplicación de la fluorescencia con resolución temporal en vasos sanguíneos, diagnóstico de tejidos médicos y cirugía oncológica. La configuración experimental se optimizó para maximizar la fluorescencia y determinar la resolución espectral. La fibra óptica fue uno de los componentes más importantes responsables de esto. El núcleo de la fibra actúa como una rendija de entrada y, por lo tanto, su tamaño afecta la precisión del dispositivo. Cuanto más estrecha y pequeña sea la abertura del núcleo, menor será la cantidad de fluorescencia capturada y mayor la resolución espectral. Por el contrario, cuanto más grande sea el núcleo de la fibra, mayor será la cantidad de luz capturada, que es el resultado deseado, obteniendo una señal de fluorescencia de mayor intensidad y logrando una mejor relación señal-detector. Para este propósito, se utilizaron fibras con un tamaño de rendija de 10 micrómetros y una resolución de entre 0,4 y 0,8 nanómetros. También se presentaron métodos de análisis, filtrado y procesamiento de datos para eliminar el ruido significativo y mostrar los tiempos de vida de la fluorescencia de las dos muestras. Las aplicaciones más importantes de esta tecnología se demostraron en la terapia fotodinámica basada en BODIPY, las sondas BODIPY para membranas lipídicas y los sensores de pH fluorescentes basados en BODIPY para membranas lipídicas. También se destacó la importancia del colorante DEXTRAN-TR en la adhesión celular, la diferenciación y el mantenimiento tisular, y el reconocimiento y la clasificación celular, además de medir la permeabilidad vascular y evaluar el equilibrio iónico. Esta técnica revela las propiedades únicas de los fluoróforos estudiados midiendo la intensidad de fluorescencia en función de la longitud de onda de la luz, midiendo así la fluorescencia transitoria resuelta en el tiempo a longitudes de onda específicas, caracterizando posteriormente estos fluoróforos y extrayendo sus propiedades más importantes. El segundo capítulo de esta tesis presenta un método flexible, preciso y reproducible para la fabricación de membranas porosas de PDMS mediante ablación láser de pulsos ultracortos, propuesto como una alternativa a las técnicas convencionales. Se microtaladraron de forma sistemática membranas de PDMS con espesores de 25, 50 y 100 microm para investigar la influencia de los principales parámetros del láser - energía por pulso y tiempo de apertura del obturador - sobre las dimensiones, geometría y calidad de los orificios consecuentes. Los resultados indican que la energía del pulso es el factor dominante que afecta a las dimensiones de los agujeros, mientras que los tiempos de apertura por encima de 1000 ms y el espesor de la membrana cuentan con un rol secundario. Se ha apreciado como una mayor energía total aportada incrementa el ángulo de conicidad de los orificios, y que la extensión de la zona afectada térmicamente está directamente relacionada con el diámetro del haz láser y el espesor de la membrana. Se desarrolló un modelo numérico para simular el proceso de ablación, incorporando el efecto de apantallamiento por plasma, y mostrando que la eliminación de material depende fuertemente de la energía del pulso. A partir de los datos experimentales, se formuló un modelo empírico para estimar la energía por pulso óptima para fabricar membranas con orificios de 10 microm de diámetro y una separacion de 40 microm. Las predicciones del modelo mostraron buena concordancia con las mediciones experimentales en cuanto al diámetro de salida de los orificios, mientras que se observaron mayores desviaciones en el diámetro de entrada. Finalmente, para validar la viabilidad biológica de las membranas producidas, se cultivaron células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo humano sobre las láminas de PDMS procesadas con láser y se integraron en dispositivos órgano-en-chip (Organ-on-chip, OoC). Las células mostraron una fuerte adhesión y una alta actividad metabólica, lo que confirma la idoneidad de este método de fabricación basado en láser para la manufactura de membranas de PDMS en sistemas OoC.; [EN] This thesis focuses primarily on the efficient generation, detection, characterization, and application of ultrashort laser pulses in the processing of various materials for biological and medical applications. For this purpose, a Ti:Sapphire laser oscillator amplified using a pulse amplification system was used, achieving short pulse durations in the femtosecond range with a repetition rate of 5 kHz and energy up to 1.6 mJ per pulse. These pulses are spectrally tuned using a parametric amplifier. The pulse wavelength is modulated through nonlinear processes, allowing it to be tuned within a range of 240 to 2400 nm. This mechanism enables the Ti:Sapphire laser to serve as a source of ultrashort optical pulses. Instruments such as FROG or SPIDER are typically used to characterize ultrashort pulses. These pulses are characterized by their extremely short duration, which allows for the monitoring of ultrafast physical, chemical, and biological processes. They also have a wide spectral bandwidth, high intensity, and high peak energy due to the energy being concentrated within a narrow time period. Many experimental parameters such as laser beam size and power, focusing geometry, treatment time, optical fibers used, and others have been characterized and optimized to achieve the desired goals. Recently, optical techniques have been widely applied in medical diagnosis, prognosis, and treatment. Several optical imaging and spectroscopy techniques have achieved significant success in medical and biological research. Time-resolved fluorescence is one of these techniques, and it is a powerful tool for studying tissues and cells. The first chapter of this thesis describes time-resolved fluorescence of two different samples, BODIPY and DEXTRAN-TR, after excitation with an ultrafast laser beam. We optimized the experimental setup for fluorescence measurements of both BODIPY and DEXTRAN-TR fluorophores and designed a MATLAB program that allows reconstruction of the real fluorescence function. This approach aims to make this technique compatible with various biomedical applications. This work aims to research, develop, and validate the application of time-resolved fluorescence within blood vessels, medical tissue diagnosis, and cancer surgery. The experimental setup was optimized to maximize fluorescence and determine the spectral resolution. The optical fiber was one of the most important components responsible for this. The fiber core acts as an input slit, and therefore its size affects the accuracy of the device. The narrower and smaller the opening of the core, the smaller the amount of fluorescence captured and the greater the spectral resolution. Conversely, the larger the fiber core, the greater the amount of light captured, which is the desired result, obtaining a higher-intensity fluorescence signal and achieving a better signal-to-detector ratio. For this purpose, fibers with a slit size of 10 micrometers and a resolution ranging from 0.4 to 0.8 nanometers were used. Data analysis, filtering, and processing methods were also presented to eliminate significant noise and display the fluorescence lifetimes of the two samples. The most important applications of this technology were demonstrated in BODIPY-based photodynamic therapy, BODIPY probes for lipid membranes, and fluorescent pH sensors based on BODIPY for lipid membranes. The importance of DEXTRAN-TR dye in cell adhesion, tissue differentiation and maintenance, and cell recognition and sorting were also highlighted, in addition to measuring vascular permeability and assessing ionic balance. This technique reveals the unique properties of the studied fluorophores by measuring the fluorescence intensity as a function of light wavelength, thus measuring the time-resolved transient fluorescence at specific wavelengths and then characterizing these fluorophores and extracting their most important properties. The second chapter of this thesis presents a flexible, precise and reproducible method for fabricating porous polydimethylsiloxane (PDMS) membranes using ultrashort pulse laser ablation, proposed as an alternative to conventional techniques. PDMS membranes with thicknesses of 25, 50 and 100 microm were systematically microdrilled to investigate the influence of key laser parameters - pulse energy and shutter time - on the dimensions, geometry and quality of the resulting holes. Results indicate that pulse energy is the dominant factor affecting pore dimensions, while shutter time above 1000 ms and thicknessplay a secondary role. Higher total energy increases the taper angle of the pores and the extent of the heat-affected zone is directly related to both the laser beam diameter and membrane thickness. A numerical model was developed to simulate the ablation process, incorporating plasma shielding and showing that material removal is strongly pulse energy-dependent. Based on experimental data, an empirical model was also developed to estimate the optimal pulse energy required to fabricate membranes with 10 microm hole diameters and 40 microm spacing. The model predictions showed good agreement with experimental measurements for the exit hole diameters, while larger deviations were observed for entry diameters. Finally, to validate the biological viability of the manufactured membranes, human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells were cultured on the laser-processed PDMS films integrated into Organ-on-Chip (OoC) devices. The cells exhibited strong cell adhesion and high metabolic activity, confirming the suitability of this laser-based fabrication method for the development of PDMS membranes in OoC systems. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/169589 [ES] La agricultura es un sector fundamental en el mundo, destacando los cereales como el grupo de cultivos más relevante. En este contexto, los sistemas de secano adquieren especial importancia, ya que representan la mayor parte de las tierras cultivadas. Sin embargo, la alta vulnerabilidad climática de estos sistemas plantea desafíos importantes, especialmente en regiones como la mediterránea, reconocida como una de las zonas más sensibles al cambio climático global. La humedad del suelo (soil moisture, SM) es una variable crucial en esta región, ya que constituye el principal factor limitante que influye directamente en procesos hidrológicos, fenológicos y productivos. Además, es determinante en la caracterización de fenómenos extremos como las sequías agrícolas, cuya incidencia afecta de forma inmediata al rendimiento de los cultivos y compromete la seguridad alimentaria. Dentro de estos fenómenos, las sequías repentinas (flash droughts, FD) caracterizadas por su rápida intensificación, han generado un creciente interés en los últimos años, ya que representan una amenaza cada vez mayor para los cultivos. A pesar del reconocimiento generalizado de la influencia de la SM en la productividad agrícola y su importancia para la identificación de las sequías, su utilización como indicador en estudios de impacto sobre los cultivos es limitada. Su escasa utilización, junto con la falta de una aplicación específica en áreas vulnerables y en vegetación de interés agronómico, evidencia la necesidad de avanzar hacia investigaciones que aborden de manera integral los efectos del estrés hídrico en la agricultura. Partiendo de esta hipótesis, el objetivo de la presente tesis doctoral fue analizar el impacto de las sequías agrícolas sobre la fenología y la producción del cereal en regiones bajo condiciones mediterráneas. Para lograr este propósito, se plantearon tres objetivos específicos. En primer lugar, se destaca la necesidad de analizar el impacto de la sequía agrícola sobre el rendimiento de los cultivos. A pesar del marcado efecto negativo que los déficits de SM tienen sobre los cultivos, son escasos los estudios que utilizan la SM como variable para identificar este tipo de sequía, a pesar de ser el indicador que la define. En este contexto, el primer objetivo de esta tesis doctoral es analizar y comparar el impacto de la sequía agrícola sobre el rendimiento del trigo y la cebada en las principales regiones cerealistas de España y Alemania, caracterizadas por contrastadas condiciones climáticas, durante el periodo 2001-2020. Para ello, se utilizó la SM de la zona radicular, extraída de la base de datos del modelo LISFLOOD, y se emplearon sus anomalías como índice de sequía agrícola. Además, se identificó el mes en el que la SM ejercía una mayor influencia sobre las variables de estado del cultivo, como la productividad primaria bruta (gross primary productivity, GPP) y el índice de área foliar (leaf area index, LAI), obtenidas del sensor MODIS. Los años de sequía agrícola y su impacto en el rendimiento de los cereales se determinaron mediante tres enfoques basados en el mes crítico, considerando diferentes periodos de análisis. Para identificar dicho mes, se aplicaron dos metodologías diferentes según las condiciones ambientales de cada país. Las variables del cultivo mostraron una dependencia de la SM, especialmente durante los meses de primavera. Asimismo, se observó que las sequías agrícolas provocaron reducciones relevantes en el rendimiento de los cereales, presentando variaciones en su magnitud que reflejan el contraste entre las condiciones ambientales de cada país. Tanto en las regiones tradicionalmente afectadas por las sequías agrícolas, como en aquellas que hasta hace poco no lo estaban, este estudio proporciona información útil para la gestión del agua y la agricultura ante escenarios de cambio climático. En segundo lugar, se partió de la hipótesis de que la evolución temporal de las principales métricas fenológicas antes y después del comienzo del siglo XXI es incierta. Además, la SM raramente se incorpora en los análisis fenológicos basados en teledetección y la mayoría de los estudios se enfocan en la vegetación natural. Por ello, se definió como segundo objetivo de esta tesis doctoral el análisis de los patrones temporales de la fenología de los cereales de secano, extraídos del conjunto de datos GIMMS NDVI3g en las principales regiones cerealistas bajo clima mediterráneo de España, Portugal, Francia e Italia, durante el periodo 1982-2022. Se analizaron por separado las series temporales anteriores y posteriores al inicio del siglo XXI, extrayendo los parámetros fenológicos mediante el método del umbral dinámico modificado, y se estudiaron sus tendencias. Asimismo, se evaluaron las relaciones entre estos parámetros y la influencia de determinadas variables hidroclimáticas sobre el inicio o siembra (start of season, SOS) y el final o cosecha (end of season, EOS) del ciclo fenológico. Las tendencias fenológicas entre ambos periodos de estudio mostraron una inversión temporal coincidente con la pausa del calentamiento global, reflejándose asimismo en la dinámica de la influencia de las variables hidroclimáticas sobre SOS y EOS. Esta información resulta fundamental para la gestión y planificación de los cultivos de secano en escenarios de cambio climático. El último objetivo parte del creciente interés por las FD debido a su dinámica específica, su rápida generación, desarrollo y los daños significativos que ocasionan. No obstante, a pesar de la creciente evidencia de su amenaza para los cultivos, los estudios en ámbitos agrícolas siguen siendo limitados. En este contexto, se planteó como tercer y último objetivo de esta tesis doctoral el análisis de las FD en las principales regiones cerealistas de España, Portugal, Francia e Italia entre 2000 y 2023, evaluando sus efectos sobre la GPP, el rendimiento y la fenología de los cereales. Las FD se identificaron mediante la SM obtenida de la base de datos de reanálisis ERA5-Land. La respuesta de los cereales se analizó mediante dos índices basados en el tiempo de respuesta de la GPP, mientras que el impacto sobre la fenología del cereal se evaluó usando el NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), utilizando datos de MODIS. Se observó que las FD afectaron significativamente a los cereales bajo condiciones mediterráneas, presentando mayor frecuencia e intensidad durante los meses críticos de desarrollo, y provocaron un estrés máximo en los cultivos en dichos periodos. Este análisis aporta información clave para entender la resiliencia de los cultivos frente a las FD y para desarrollar estrategias que mitiguen sus efectos en escenarios futuros de cambio climático. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/167267 [EN] Bransfield Strait, located between the South Shetland Archipelago and the Antarctic Peninsula (West Antarctica), is a reference site for studying Antarctic submarine volcanism, with nine active submarine volcanic edifices. An eruption in one of these volcanoes could impact the local ecosystem by releasing acid gases and heavy metals, potentially disrupting the Antarctic trophic chain. Moreover, these volcanoes represent a direct hazard to the nearby scientific stations, as their shallow water depths increase the potential for paroxysmal eruptions and tsunami triggering, similar to the Bridgeman Island eruption in 1821. Despite their potential risk, little research in the area has focused on these volcanic edifices and their underlying magmatic systems, yet understanding them is essential for accurate hazard assessment. To fill this gap, this PhD presents a novel petrologic and geochemical database from the available volcanic rock samples collected at Edifice C, Three Sisters, Orca and Gebra Seamount volcanoes, located at the centre of Bransfield Strait, by addressing the following objectives: (i) constraining the sequence and timescales of magma evolution; (ii) determining the depth and temperature conditions of magma storage; (iii) depicting the magma degassing processes; (iv) evaluating the influence of secondary external processes on the erupted products; and (v) characterising the magma source and its relationship to the local geodynamic regime. To achieve this, the database includes: (a) petrography; (b) major and trace element geochemistry of whole-rock, glass and minerals; (c) geothermobarometry; (d) thermodynamic modelling of magma evolution; (e) Crystal Size Distribution; (f) undercooling calculations; and (g) isotope geochemistry of gases trapped in glass shards and olivine phenocrysts. The volcanic rocks, ranging from basalt to basalt-andesite compositions, are constituted by clinopyroxene and plagioclase phenocrysts, a crystal-rich groundmass of clinopyroxene and plagioclase microcrysts, and glass confined to areas near vesicles. Locally, the glass shows nanocryst-rich edges surrounding the vesicles. Uniquely, the rock sample from Gebra Seamount contains olivine phenocrysts instead of clinopyroxene. The gas trapped in glass from Edifice C, Three Sisters and Orca, as well as in olivine phenocrysts from Gebra Seamount, are characterised by enriched 18O, depleted D and low 3He/4He isotope ratios, compared to the MORB average values. The results indicate that magmas beneath all volcanoes resided in reservoirs at depths of 9 – 15 km, near the local mantle-crust boundary, between 2 to 28 years before ascending rapidly (12 hours – 53 days) to the seafloor. In Orca, an additional shallow reservoir at 2 – 3 km depth was identified, where magmas resided between 3 and 35 years. These inferred depth ranges align with estimates from previous geophysical studies in Bransfield Strait. The rapid ascent of magma promoted the formation of microcrysts within the crystallising groundmass by inducing an undercooling degree of approximately 50 °C higher compared to phenocryst formation. The remaining melt was segregated into the exsolved vesicles and, upon seawater quenching, underwent a second crystallisation stage, forming nanocryst-rich edges surrounding the vesicles. During degassing, H2O remained dissolved until magmas reached very low pressures (13 – 21 MPa), after which it exsolved and was subsequently trapped in the quenched glass. The depletion of D ratios in the trapped gas was primarily due to degassing, with no influence from external secondary processes. Glass rehydration models ruled out these processes, as low-temperature rehydration would require unrealistic timescales, and high-temperature rehydration would result in D enrichment. Meanwhile, the 18O and 3He/4He ratios remained unaffected, reflecting a subduction influence from the Phoenix plate at the magma source beneath all volcanoes, consistent with previous knowledge. The magmatic systems of Edifice C, Three Sisters, Orca, and Gebra Seamount slightly differ from that of Deception Island, a subaerial volcano located in the western side of Bransfield Strait used as a reference to understand the magmatic systems of the Bransfield submarine edifices. Deception Island is characterised by more evolved eruptive products (basalt to rhyolite), a slightly deeper main reservoir (15 – 20 km), and a reduced subduction influence reflected in a MORB-like isotopic signature. These differences are likely due to its proximity to the Hero Fracture Zone, which may facilitate a lateral flow of non-subduction-affected mantle materials, and to the thicker crust beneath this volcano, promoting magma stagnation and evolution. This original research represents the first approach to decipher the magmatic systems of the submarine volcanoes within Bransfield Strait, providing parameters such as magma storage depths, magma compositions and volatile contents. Such parameters are essential for hazard assessment and accurate interpretation of geophysical data, particularly during future volcanic unrest episodes in this challenging polar region.; [ES] El Estrecho de Bransfield, situado entre el archipiélago de las Shetland del Sur y la península Antártica, constituye un lugar de referencia para la investigación del vulcanismo submarino antártico, al albergar nueve volcanes submarinos activos. Una erupción en ellos podría repercutir en el ecosistema local mediante la liberación de gases ácidos o metales pesados, la cual podría afectar a la cadena trófica antártica. Por otro lado, dichos volcanes representan un riesgo para las bases científicas cercanas, ya que la escasa profundidad en la que se hallan aumenta la probabilidad de una erupción de tipo paroxísmica y/o de eventos de tsunami como ocurrió en Isla Bridgeman en 1821. A pesar de su potencial peligrosidad, existen pocas investigaciones centradas en los sistemas magmáticos de esta región. Entenderlos es esencial para realizar una evaluación de riesgos precisa. Por tanto, para avanzar en su conocimiento, en esta tesis doctoral se presenta una nueva base de datos petrológica y geoquímica obtenida a partir de muestras de lava disponibles, recogidas en los volcanes Edificio C, Three Sisters, Orca y Gebra Seamount, situados en el centro del estrecho, abordando los siguientes aspectos: (i) su secuencia de evolución magmática y escalas de tiempo asociadas; (ii) las condiciones de profundidad y temperatura de sus reservorios magmáticos principales; (iii) sus condiciones de desgasificación en los magmas; (iv) la posible influencia de procesos externos secundarios en las rocas estudiadas; y (v) las características de sus áreas fuente de magma y su relación con la geodinámica del Estrecho de Bransfield. Para ello, esta base de datos incluye: (a) petrografía; (b) elementos mayores y traza analizados en roca total, vidrio y minerales; (c) geotermobarometría; (d) modelización termodinámica de evolución magmática; (e) crystal size distribution; (f) cálculos de sobreenfriamiento; y (g) análisis isotópicos en gases atrapados en vidrio y fenocristales de olivino. Las rocas, de composición basáltica a basáltico-andesítica, se componen de fenocristales de clinopiroxeno y plagioclasa, una matriz cristalina de microcristales de clinopiroxeno y plagioclasa; y de vidrio. Este último solo se encuentra alrededor de las vesículas, presentando localmente bordes ricos en nanocristales que las rodean. Únicamente la muestra de Gebra Seamount contiene fenocristales de olivino en lugar de clinopiroxeno. El gas atrapado, tanto en el vidrio de Edificio C, Three Sisters y Orca, como en el olivino de Gebra Seamount, presenta relaciones isotópicas enriquecidas en 18O (18O) y bajas relaciones D y 3He/4He, respecto a los valores medios de los MORB. Los resultados indican que los reservorios magmáticos principales se encuentran entre 9 y 15 km de profundidad, cerca del límite local corteza-manto. En ellos, los magmas residieron entre 2 y 28 años, seguido de un rápido ascenso (12 horas – 53 días). Además, en Orca, se identificó un reservorio superficial entre 2 y 3 kilómetros de profundidad, donde el magma residió entre 3 y 35 años. Estos rangos de profundidad concuerdan con investigaciones geofísicas previas. El ascenso rápido de los magmas resultó en la formación de los microcristales, debido al aumento del grado de sobreenfriamiento, de aproximadamente 50 ºC en comparación con los fenocristales. El fundido residual fue segregado hacia las vesículas exsueltas y al llegar al fondo marino, experimentó una segunda cristalización, formando los bordes ricos en nanocristales. Durante la desgasificación, el H2O alcanzó el límite de solubilidad a bajas presiones (13 – 21 MPa) y posteriormente, quedó atrapada dentro del vidrio. El empobrecimiento en las relaciones isotópicas D del gas atrapado fue consecuencia de la desgasificación. Los modelos de rehidratación descartaron la influencia de procesos secundarios externos, ya que a bajas temperaturas es demasiado lenta, y a altas temperaturas causa un enriquecimiento en D. Entretanto, las relaciones 18O y 3He/4He se mantuvieron constantes, y reflejan la influencia de subducción de la placa Phoenix en el área fuente de los magmas, coincidiendo con estudios anteriores. Los sistemas magmáticos de Edificio C, Three Sisters, Orca y Gebra Seamount difieren ligeramente con el de Isla Decepción, situada en el extremo oeste del Estrecho de Bransfield, usada como referencia. El sistema magmático de Decepción destaca por magmas más evolucionados (basalto a riolíta), un reservorio magmático principal más profundo (15 – 20 km) y una menor influencia de la subducción, con relaciones isotópicas parecidas a los valores MORB. Estas diferencias pueden deberse a la proximidad de Decepción a la falla de Hero, la cual facilitaría un flujo lateral de materiales mantélicos no afectados por la subducción, y a su corteza más gruesa que favorecería la evolución de sus magmas. Esta investigación es pionera en la interpretación de los sistemas magmáticos de los volcanes submarinos en el Estrecho de Bransfield. Presenta datos clave como la profundidad de almacenamiento del magma, su composición y su contenido en volátiles, parámetros cruciales para la evaluación de la peligrosidad volcánica y la interpretación adecuada de datos geofísicos, especialmente en casos de futuros episodios de inestabilidad volcánica en esta región polar tan desafiante. 2025-01-01T00:00:00Z