Escola de Doctorat

Data de lectura: 26/04/2024

• COLL VALENTÍ, ARNAU: Advanced c-Si solar cell structures: application of laser processes and optical nanostructures
  
  Autor/a: COLL VALENTÍ, ARNAU
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA ELECTRÒNICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 08/03/2024
  Data de lectura: 26/04/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Defensa: Aula de Postgrau, edifici C5-116, ETSETB
  Director/a de tesi: BERMEJO BROTO, ALEXANDRA | MARTIN GARCIA, ISIDRO
  Tribunal:
       PRESIDENT: VOZ SANCHEZ, CRISTOBAL
       SECRETARI: GARIN ESCRIVA, MOISES
       VOCAL: HERNÁNDEZ GARCÍA, DAVID
  Resum de tesi: El focus de la tesi es la creació de mètodes eficients i rendibles per millorar l¿eficiència de les cèl·lules solars de silici prim. Centrant-se en dos objectius principals, la tesi desenvolupa tècniques noves per millorar la producció de cristalls col·loïdals i la possibilitat d'aplicar-los per millorar l'eficiència capturant llum, així com la creació d'estructures úniques per a cèl·lules solars dopades amb làser. Ambdós avanços es centren a millorar la producció de cèl·lules solars utilitzant processos de baixa temperatura i làmines primes, evitant així les dependències dels processos d'alta temperatura, mentre reforcen les capacitats de captura de llum. Aquest enfocament està motivat per la tendència de reiniciar la reducció del gruix de la oblea de silici, per tant, aquest treball es impulsat per la necessitat de superar les restriccions tècniques i físiques actuals.La part inicial de la tesi es centra en la implementació d'un sistema d'electrospray per a la creació de cristalls col·loïdals. Aquests cristalls estan destinats a ser aplicats com a estructures de captura de llum en cèl·lules solars. Posteriorment, aquestes estructures es proven dins d'un procés de làser per tal de verificar la viabilitat de ser adaptades a la tècnica de dispar làser utilitzada en la fabricació de cèl·lules solars.Els principals assoliments dins de la tècnica de dipòsit per electrospray són el desenvolupament de cristalls col·loïdals de poliestirè i SiO2 amb àrees en el rang de 1-2 cm2 i fins a 17 capes de partícules ordenades mantenint una bona qualitat òptica. Aquestes capes es creen a temperatura ambient i amb un procés que podria fer-se en cadena i paral·lelitzat per augmentar l'àrea. La tècnica també s'ha adaptat per ser utilitzada en superfícies no uniformes com piràmides de C-Si o silici negre. Al mateix temps, aquestes estructures s'han utilitzat per crear cristalls col·loïdals inversos d'Al2O3 i Al2O3/TiO2 eliminant les nanopartícules de poliestirè. L'estructura final d'Al2O3/TiO2 obté valors de reflectivitat alts de fins a 98,2%. Finalment, aquests òpals inversos es creen sobre oblies de C-Si passivades amb Al2O3. Aquestes estructures són capaces de suportar un procés de dispar làser mantenint la passivació, demostrant la possibilitat de ser utilitzades en el processos de fabricació de cèl·lules solars.La segona part de la tesi es centra en la creació d'un procés per aconseguir cèl·lules solars de baixa temperatura mitjançant regions altament dopades que estan definides puntualment a través de pel·lícules dielèctriques processades amb làser. Aquesta tècnica anomenada "DopLaCell" significa cèl·lula solar dopada per làser. En les etapes inicials del procés i com a prova de concepte, es van crear cèl·lules solars de 1x1 cm2 en substrats tant p com n, amb eficiències del 11,6% i 12,8%, respectivament. En un segon pas, es van crear cèl·lules solars de Si tipus n de 1x1 cm2 utilitzant els emissors p+ "freds" com els utilitzats en l'estructura "DopLaCell". Aquest segon lot de cèl·lules solars utilitza una Heterojunció amb Capa Fina Intrínseca (HIT) a la cara frontal. Aquest enfocament evita l'ús d'òxid conductor transparent (TCO) al costat posterior de la cèl·lula, millorant així la reflectivitat especialment per als fotons infrarojos i aconseguint eficiències de fins al 18,1%. Finalment, el procés es va millorant cap a una "DopLaCell" texturitzada pura. En aquest últim pas, es van fabricar cèl·lules solars totalment "fredes" de 2x2 cm2 amb una eficiència de fins al 17,0%.Aquest treball representa un gran avanç cap a un futur de fabricació de cèl·lules solars de silici prim, abordant les limitacions tecnològiques actuals i permetent la possibilitat de superar els problemes principals. Aquesta investigació estableix les bases per la creació de cèl·lules solars primes, assequibles i eficients, millorant el camí cap a un fu
  

Data de lectura: 29/04/2024

• HÖSCHELE, JONATAN: A strontium quantum-gas microscope
  
  Autor/a: HÖSCHELE, JONATAN
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 25/03/2024
  Data de lectura: 29/04/2024
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: ICFO, Mediterranean Technology Park, Avinguda Carl Friedrich Gauss, 3, 08860 Castelldefels, Barcelona
  Director/a de tesi: TARRUELL PELLEGRIN, LETICIA
  Tribunal:
       PRESIDENT: SCHRECK, FLORIAN EBERHARD
       SECRETARI: DE RIEDMATTEN, HUGUES
       VOCAL: WEITENBERG, CHRISTOF
  Resum de tesi: El desenvolupament dels microscopis de gasos quàntics ha revolucionat el camp de la simulació quàntica amb àtoms ultrafreds. Més concretament, la capacitat d'observar i manipular gasos quàntics degenerats en xarxes òptiques a nivell d'una sola partícula ha aportat noves maneres d'explorar i dissenyar sistemes quàntics de molts cossos. Fins ara, la majoria d'aquests sistemes s'han centrat en els àtoms alcalins. La combinació de la microscòpia de gasos quàntics amb les propietats dels àtoms alcalinoterris, com l'estronci, dona lloc a interessants línies de recerca. En aquesta tesi, informem sobre el disseny i construcció d'un microscopi de gasos quàntics d'estronci. Els resultats d'aquesta tesi es poden dividir en tres parts. A la primera part, ens centrem en l'acumulació d'àtoms a la cel·la científica i desenvolupem una estratègia per augmentar el nombre d'àtoms en trampes magneto-òptiques d'àtoms d'estronci que operen en la transició de 461 nm. Aquesta estratègia pobla ressonantment un estat reservori de curta vida, blindant parcialment el núvol atòmic de les pèrdues al cicle de refredament. Demostrem un augment en un factor 2 en el nombre d'àtoms per als isòtops bosònics Sr-88 i Sr-84, i l'isòtop fermiònic Sr-87, mostrant la captura eficient d'aquests isòtops al nostre experiment. La nostra tècnic es pot implementar fàcilment a la majoria dels experiments amb estronci, atès que la transició de blindatge s'utilitza habitualment per al refredament posterior. En el nostre cas, l'estratègia de blindatge facilita la generació de condensats de Bose-Einstein. La segona part de la tesi presenta la generació de gasos quàntics degenerats de fins a 200000 àtoms. Després de resumir els passos de refredament necessaris, estudiem la formació de condensats de Bose-Einstein durant el refredament evaporatiu al nostre experiment. L'anàlisi de l'evolució de la mida horitzontal i vertical dels nostres núvols quàntics en caiguda lliure condueix a la característica expansió asimètrica que comparem amb la teoria per als nostres paràmetres experimentals. També mostrem la generació de condensats de Bose-Einstein més petits de menys de 20000 àtoms amb l'ajuda d'un potencial de fulla de llum. Amb aquest confinament altament anisòtrop podem considerar els nostres condensats de Bose-Einstein bidimensionals per a números d'àtoms de l'ordre de 1000. A la tercera part demostrem l'obtenció d'imatges amb resolució d'un sol node d'un gas quàntic bosònic de Sr-84 en un potencial de xarxa òptica en règim de Hubbard. Confinem el gas quàntic mitjançant una xarxa òptica bidimensional i el potencial de fulla de llum abans esmentat, tots dos operant a la longitud d'ona màgica del rellotge d'estronci. Un objectiu d'imatge d'alta obertura numèrica permet obtenir imatges de fluorescència amb una resolució de resoltes en un sol àtom i un sol node mitjançant la dispersió de fotons a l'àmplia transició de 461 nm de l'estronci, alhora que es realitza un refredament eficaç de Sísif atractiu dels àtoms en una transició més estreta. Reconstruïm l'ocupació atòmica dels nodes de la xarxa a partir de les imatges de fluorescència, obtenint fidelitats d'imatge superiors al 94%. Finalment, realitzem un superfluid de Sr-84 al règim de Bose-Hubbard i observem el seu patró d'interferència característic després de l'expansió lliure al full de llum amb resolució d'un sol àtom. El nostre microscopi de gasos quàntics d'estronci proporciona una nova plataforma per estudiar models Hubbard dissipatius i efectes cooperatius en la interacció àtom-llum a nivell microscòpic. A més, la capacitat de capturar també l'isòtop fermiònic Sr-87 aplana el camí per generar gasos de Fermi degenerats amb simetria SU(N) i estudiar el magnetisme quàntic SU(N).
  

Data de lectura: 30/04/2024

• MARTÍ SAUMELL, JOSEP: Agile aerial manipulation: an approach based on full-body dynamics and model predictive control
  
  Autor/a: MARTÍ SAUMELL, JOSEP
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: AUTOMÀTICA, ROBÒTICA I VISIÓ
  Departament: Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (IRI)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 26/03/2024
  Data de lectura: 30/04/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala de Juntes de la Facultat Matemàtiques i Estadística (FME) de la UPC, C/Pau Gargallo, 14, 08028 Barcelona
  Director/a de tesi: SANTAMARIA NAVARRO, ANGEL | SOLÀ ORTEGA, JOAN
  Tribunal:
       PRESIDENT: MANSARD, NICOLAS
       SECRETARI: MORCEGO SEIX, BERNARDO
       VOCAL: LIPPIELLO, VINCENZO
  Resum de tesi: Els manipuladors aeris, els quals normalment prenen la forma de multirotors amb extremitats robòtiques afegides, utilizen aquestes extremitats per tasques purament de manipulació i, en canvi, no les fan servir durant la locomoció aèria. A més, solen tenir un moviment lent. Aquesta tesi té per objectiu millorar l¿agilitat dels manipuladors aeris aprofitant la seva extremitat per afavorir el moviment del robot. Aquest objectiu implica investigar varis modes d¿utilitzar l¿extremitat: com una cua per locomoció aèria, com un braç per manipulació aèria, o com una cama per fer una locomoció híbrida aèria i per contactes. La present tesi contribueix en dos aspectes concrets: 1. Generació i control de trajectòries àgils per manipuladors aeris, 2. Disseny i construcció d¿un manipulador aeri especialitzat en executar moviment àgils.La generació de moviments àgils requereix la predicció del moviment del robot considerant la seva dinàmica, de tal manera que poguem utilitzar aquesta dinàmica per afavorir el seu moviment. Així, podem aconseguir maniobres complexes amb una relativa facilitat. El control òptim és una tècnica de generació de trajectòries que compleix amb aquests requirements i que és central en aquesta tesi. Codifiquem les tasques del robot mitjançant les funcions de cost del problema de control òptim i fem servir la dinàmica de cost complet com a restriccions dinàmiques. Pel que fa al control, fem servir tècniques de control predictiu basades en models (MPC). Per obtenir la comanda de control, un controlador MPC soluciona el problema de control òptim en el qual hem codificat la trajectòria àgil. Després, aplica la primera comanda de la trajectòria de control solució del problema. Un controlador MPC requereix solucionar el problema de control òptim a la freqüència de control, és a dir, en pocs milisegons. Aquest fet ens obliga a utilitzar solucionadors especialitzats i ràpids basats en el principi de la programació dinàmcia, com els solucionadors de programació dinàmica diferencials (DDP). En la seva forma original, aquests solucionadors no poden considerar els límits del control. Aquests límits son importants per poder crear trajectòries compatibles amb un robot real. Per afrontar aquest problema, proposem dos mètodes basats en DDP per tal de considerar els límits del control: un és basat en una sigmoide, i l¿altre es base en un mètode de projecció. Tot i usant aquests solucionadors especialitzats, encara tenim dificultats per aconseguir la freqüencia de solució desitjada i ens veiem obligats a reduir l¿horitzó de l¿MPC. Aquesta reducció afecta la capacitat de predicció del controlador i compromet l¿acompliment de les tasques, especialment aquelles que requereixen l¿elaboració d¿una maniobra complexa. Per superar aquest obstacle, en aquesta tesi, proposem d¿actualitzar la funció de cost terminal de l¿MPC amb una funció que codifica la part de la trajectòria que es manté fora de l¿horitzó del controlador. Referent al disseny del robot, executar moviments àgils esdevé complicat amb els manipuladors aeris existents, els quals són formats generalment per multirotors de grans dimensions, i amb extremitats rígides i amb elevades relacions de transimissió. En aquesta tesi, presentem el Borinot, una plataforma aèria d¿accés obert dissenyada per fer recerca en locomoció àgil i híbrida fent servir el vol i els contactes. Aquesta plataforma consta d¿un hexarotor àgil i potent que pot acomodar extremitats controlades per parell de diversa morfologia, permetent el control dinàmic de cos complet. A més, presentem experiments amb aquest robot demostrant diferents trajectòries àgils.A més de les contribucions esmentades, aquesta tesi contribueix en altres àrees que són necessàries per l¿operació del robot. Aquestes àrees inclouen la identificaió dels paràmetres dinàmics del model basada en l¿estimació per factor
  

Data de lectura: 02/05/2024

• LIPA CUSI, LEONEL: Metodología numérica automatizada para la evaluación de la respuesta dinámica de construcciones prehispánicas de piedra de junta seca en el Perú.
  
  Autor/a: LIPA CUSI, LEONEL
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ
  Departament: (DECA)
  Modalitat: Conveni Cotutela
  Data de dipòsit: 03/04/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: PELA, LUCA | TARQUE, SABINO NICOLA
  Tribunal:
       PRESIDENT: GOICOLEA RUIGÓMEZ, JOSÉ MARÍA
       SECRETARI: ROCA FABREGAT, PEDRO
       VOCAL NO PRESENCIAL: SANDOVAL MANDUJANO, CRISTIAN
       VOCAL NO PRESENCIAL: SANTA CRUZ HIDALGO, SANDRA CECILIA
       VOCAL NO PRESENCIAL: SALOUSTROS, SAVVAS
  Resum de tesi: L'estudi i la conservació del patrimoni d'estructures de pedra és una preocupació mundial, sobretot atès que aquestes construccions estan ubicades en zones sísmiques. A Perú, a causa de la seva gran varietat cultural i històrica, hi ha un gran nombre de construccions de pedra, abastant diverses tipologies constructives. Lamentablement, gran part d'aquestes construccions encara no han estat avaluades estructuralment, per la qual cosa se'n desconeix el comportament estructural. Tampoc es compta amb una taxonomia de tipologies estructurals i, per tant, diverses característiques de les construccions existents són desconegudes. Una manera d'avaluar el comportament dinàmic no lineal d'aquestes estructures és fer servir una ràpida i rigorosa metodologia numèrica que reprodueixi adequadament els diferents mecanismes de fallada, basada en la dinàmica de cossos rígids sota l'enfocament del mètode d'elements finits.Com a primera contribució, en aquesta tesi es presenta una classificació taxonòmica de construccions prehispàniques de pedra a Perú a partir d'un estudi de camp. A partir d'aquesta taxonomia, es classifiquen diversos llocs arqueològics de les regions de Puno i Cusco i s¿identifiquen les tipologies més recurrents d'aquestes regions.D'altra banda, s¿elaboren codis amb Python, per a l'obtenció del model geomètric d'estructures de junta seca, a partir de les imatges fetes per una càmera, o d'una fotografia existent (incloent-hi la identificació de les pedres i les juntes a través de la segmentació d'imatges). Aquestes eines permeten crear el model 3D de cada bloc (pedra), acoblar-los i exportar-los a un programa d'anàlisi numèric per a avaluacions posteriors.Per al desenvolupament de la metodologia numèrica, es proposa la dinàmica de cossos rígids sota l¿enfocament del mètode dels elements finits. Cada bloc de pedra es considera com un cos rígid interconnectat amb altres blocs mitjançant interfícies no lineals. Aquesta metodologia es valida usant models implementats amb Abaqus, validats amb els resultats d'assajos experimentals realitzats en aquesta tesi. Durant el desenvolupament de la campanya experimental es van construir tres murs amb blocs de concret, simulant la geometria d'estructures Inca. Els murs van ser construïts sobre una taula inclinable i van ser assajades per bolcada fora del seu pla. Després, es van elaborar models numèrics d'aquests assaigs, en els quals es van calibrar les propietats de contacte per tal que simulin correctament el comportament experimental. Els resultats numèrics en termes d'angle de col·lapse, desplaçaments relatius i mecanismes de col·lapse van ser molt similars als mesurats experimentalment.Com a cas d'estudi, es va avaluar numèricament la secció d'un mur de contenció Inca de Sacsayhuaman, Cusco, davant de diverses accions sísmiques. El model geomètric complet del mur de pedra es va obtenir mitjançant les eines desenvolupades amb Python. El terreny contingut darrere el mur es va representar mitjançant partícules d'elements discrets. Les propietats del model numèric van ser calibrades fent referència a la campanya experimental i el calibratge de les freqüències predominants de l'estructura es va obtenir mitjançant un enfocament basat en vibracions. Els resultats numèrics mostren que l'estructura pot suportar adequadament els registres sísmics escalats fins a una acceleració de 0.1 g; tanmateix, l'estructura pateix desplaçaments romanents considerables per a registres escalats superiors o iguals a 0.2 g.La recerca permet concloure que la metodologia plantejada és útil per avaluar les estructures en pedra de junta seca d'una manera rigorosa, conèixer si l'estructura ha de ser intervinguda i assegurar-ne la seva funcionalitat. S'espera que els resultats d'aquesta tesi doctoral puguin contribuir a l'estudi de les construccions patrimonials de pedra i puguin obrir noves possibilitats de millores de la metodologia proposta
  

Data de lectura: 03/05/2024

• AVTZI, STYLIANI: Hybrid diffuse optics methods to assess the emergence of dementia in older adults
  
  Autor/a: AVTZI, STYLIANI
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 25/01/2024
  Data de lectura: 03/05/2024
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: ICFO, Mediterranean Technology Park, Avinguda Carl Friedrich Gauss, 3, 08860 Castelldefels, Barcelona
  Director/a de tesi: DURDURAN, TURGUT
  Tribunal:
       PRESIDENT: BUSQUETS FACIABÉN, ALBERT
       SECRETARI: ARTIGAS GARCIA, DAVID
       VOCAL: ARMENDOLA, CATERINA
  Resum de tesi: Els dispositius òptics difusos híbrids ofereixen un mètode no invasiu, continu i cost-eficaç per monitorar el flux sanguini cerebral i el metabolisme en l'ús al llit i aplicacions de simulació realista. La incorporació de l'espectroscòpia de correlació difusa (DCS) i l'espectroscòpia d'infraroigs pròxims (NIRS) en aquests dispositius amplia la seva versatilitat. Aquest projecte de doctorat es va centrar en l'ús de l'òptica difusa per avaluar l'activitat cerebral durant proves funcionals i d'estrès en poblacions adultes grans.L'envelliment és el principal factor de risc per a diverses condicions cerebrals com l'ictus, trastorns cognitius i problemes de mobilitat. A mesura que la població envelleix, aquestes patologies relacionades amb l'edat es converteixen en una càrrega social i econòmica significativa. La suposició subjacent és que els danys microvasculars i els canvis en la regulació del flux sanguini cerebral contribueixen significativament a un major risc de malalties cerebrovasculars,trastorns cognitius i de mobilitat. Això subratlla la importància de crear un sistema de monitoratge àmpliament accessible i protocols associats capaços de detectar aquests canvis de manera precoç,amb la finalitat de conduir a intervencions personalitzades. Es van realitzar dos estudis multidisciplinaris durant els meus estudis de doctorat per identificar alteracions en els paràmetres hemodinàmics de persones adultes grans en resposta a patologies existents.El flux sanguini cerebral (CBF) microvascular en una cohorte de persones adultes més joves i majors de 65 anys amb i sense deteriorament cognitiu lleu (MCI),amb una salut general bona, va ser monitorat durant proves funcionals i d'estrès. Es va observar que el CBF de les persones adultes majors amb MCI no podia recuperar-se a les condicions inicials comparat amb els participants més joves,indicant possibles problemes d'autoregulació i vasoreactivitat. Les mesures de CBF durant tasques cognitives funcionals van revelar diferències de gènere. Per a una prova determinada,els participants amb MCI van presentar una resposta estadísticament més alta que els subjectes normocognitius (NC).La combinació d'aquests resultats afavorix la "hipòtesi d'ineficiència" que suggereix que les persones adultes majors activen les xarxes cerebrals com els individus NC per fer front a les demandes conductuals, però amb una activitat augmentada.Es va desenvolupar un nou dispositiu òptic difús híbrid que combina un DCS ràpid fet a mida amb un dispositiu NIRS comercial juntament amb dispositius externs per a enregistraments de senyals fisiològics en el segon estudi. El projecte tenia com a objectiu mesurar els canvis en la hemodinàmica cerebral en persones adultes grans amb el Síndrome de Risc Motor (MCR) durant protocols de tasques cognitives i motoras funcionals per avaluar l'impacte pre-post a 3 i 6 mesos de l'exercici físic sol o combinat amb estimulació transcranial de corrent continu. Els resultats van revelar un CBF més alt, però no respostes d'oxi-hemoglobina (HbO2) en tasques dobles comparat amb les simples. No hi va haver diferències entre grups a la línia de base i als 3 mesos, però es van observar respostes estadísticament diferents en el CBF als 6 mesos per ambdós grups d'intervenció comparat amb el grup de control, però no en les respostes de HbO2 o Hb,indicant que la intervenció afecta la resposta de CBF,possiblement a causa de millores en la salut vascular,destacant la importància de l'activitat física i l'estimulació transcranial en el manteniment de la salut vascular.Una part de la meva recerca es va centrar en el desenvolupament de nous algoritmes per descontaminar les dades mesurades del senyal extracerebral per desenvolupar un model òptim per minimitzar l'efecte per ambdós estudis.aquest estudi demostra la capacitat de l'òptica híbrida per capturar les respostes hemodinàmiques evocades a l'escorça prefrontal i ofereix info