Escola de Doctorat

Data de lectura: 30/05/2025

• BATLLE PORRO, SERGI: Near-field photocurrent in correlated 2D moiré materials
  
  Autor/a: BATLLE PORRO, SERGI
  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: 14/05/2025
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: KOPPENS, FRANK | STEPANOV, PETR
  Resum de tesi: Des del descubriment del grafè, els materials bidimensionals (2D) han acaparat una atenció significativa de la comunitat de física de la matèria condensada pel seu potencial de controlar noves propietats físiques, òptiques i mecàniques. La clase de materials 2D ara inclou aïllants (nitrur de bor hexagonal, hBN), semiconductors (metalls de transició dicalcogenoides, TMDs), superconductors (NbSe2), aïllants topològics (Bi2Te3), i ferroimans (CrI3). Més enllà de les seves propietats inherents, els materials a capes també permeten noves característiques a través de la seva construcció vertical. Els desenvolupaments recents han portat al descubriment dels materials moiré, on les propietats electròniques es veuen significativament alterades per la rotació de les capes 2D adjacents.El descubriment de la superconductivitat en el grafè rotat d’angle màgic (MATBG) va marcar un hite en la física de moiré, iniciant un camp de ràpid creixement. Semblant-se als diagrames de fase d’altres superconductors d’alta-Tc, el MATBG serveix com a una plataforma per explorar estats fortament correlacionats altament ajustables. En l’angle de rotació d’ 1.1°, “l’angle màgic”, el MATBG mostra un aplanament de les bandes significatiu aprop del seus punts de Dirac, reduint la velocitat de Fermi i fent l’energia cinètica més petita que les interaccións repulsives de Coulomb. Això resulta no només en superconductivitat, sinó també en varies fases emergents dominades per la física de múltiples cossos, incloent-hi aïllants correlacionats, magnetisme orbital, ordres nemàtics, i estats topològics. Els materials moiré, amb grans cel·les de super-xarxes, faciliten l’exploració de fenòmens de fortes correlacions a baixes densitats de portadors. Els elèctrodes de les portes locals permeten l’ajust capacitiu entre estats de forta correlació in situ, una característica única no disponible en altres superconductors d’alta-Tc. Avenços en les tècniques d’escombratge ara permeten als investigadors determinar propietats locals en escales sub-nanomètriques. La microscòpia d’escombrament de camp proper de tipus dispersió (s-SNOM) està particularment preparada per a explorar MATBG, donat que pot mesurar el senyal de dispersió i fotovoltatge en escales nanomètriques al mateix temps que permet l’estudi mesoscòpic del transport electrònic.Utilitzant el mètode innovador de nanoscòpia criogènica de camp-proper, realitzarem medicions s-SNOM a temperatures criogèniques (fins a 8 K) per evaluar la respota òptica i de fotovoltage en camp-proper. Aquest enfoc utilitzarà energies en el rang de l’infrarroig-mitjà (MIR) i els teraherzs (THz), que s’alineen amb les anticipades transicions òptiques de les estructures de bandes d’aquests materials. El principal objectiu d’aquesta tesis es determinar els coeficients òptics i termoelèctrics pertinents en materials moiré, evaluar l’impacte de les inhomogeneitats a través de mesures de fotovoltatge de camp-proper ajustant el voltatge de la porta, visualitzar fenòmens de correlacions i estats amb ruptures de simetria, i comprendre la naturalesa del retràs de la senyal de les mesures. Aquesta disertació busca subratllar els avenços crucials en fases quàntiques, nano-optoelectrònica quàntica, i termoelectricitat, mentres també dóna suport a l’interès en preguntes sense resoldre com les característiques dels estats correlacionats de baixes temperatures. Addicionalment, busca subratllar els objectius futurs dels pròxims experiments en camp proper i llunyà.
  

• GÓMEZ GONZÁLEZ, SÍLVIA: Surface modification treatments to enhance the performance of titanium backplate in keratoprosthesis
  
  Autor/a: GÓMEZ GONZÁLEZ, SÍLVIA
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA BIOMÈDICA
  Departament: Departament de Ciència i Enginyeria de Materials (CEM)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 15/05/2025
  Data de lectura: 30/05/2025
  Hora de lectura: 12:00
  Lloc de lectura: Aula Polivalent A, Edifici A, Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE), Av. d'Eduard Maristany, 16, 08019 Barcelona
  Director/a de tesi: MANERO PLANELLA, JOSE MARIA | BARRAQUER COMPTE, RAFAEL IGNACIO
  Resum de tesi: La còrnia és la capa més externa de l’ull, essencial per a la visió, ja que proporciona protecció i contribueix amb el 80% del poder refractiu ocular. La seva transparència i l’absència de vasos sanguinis són clau per a la seva funció, però el seu deteriorament pot causar ceguesa corneal. Tot i que el trasplantament de còrnia és una opció, alguns pacients no en són candidats, i per això la queratopròtesi (KPro) es presenta com una alternativa viable. La KPro, composta per un cilindre òptic de polimetilmetacrilat (PMMA) i una placa posterior de titani (Ti), restaura la visió, però la seva implantació comporta complicacions com infeccions, glaucoma i fallades en la integració corneal amb el Ti, cosa que en dificulta la retenció a llarg termini. La manca de bioactivitat del Ti dificulta l’adhesió del teixit corneal i facilita les infeccions, agreujades per la immunosupressió dels pacients amb KPro, fet que augmenta el risc de colonització microbiana fins i tot anys després de la cirurgia. Aquesta tesi doctoral té com a objectiu optimitzar la retenció i el rendiment de la KPro mitjançant la millora de la integració corneal i la prevenció d’infeccions a través de modificacions superficials del Ti. Es plantegen tres estratègies: 1) Recobriment amb una plataforma peptídica multifuncional (PTF), 2) Dopatge amb ions de plata (Ag) mitjançant electrodeposició, I 3) Implantació iònica amb la tècnica Metal Vapor Vacuum Arc (MEVVA) utilitzant Ag i coure (Cu).El recobriment PTF combina el pèptid cíclic cRGD, que millora l’adhesió cel·lular, i la seqüència antimicrobiana LF1-11, tots dos fixats al Ti mitjançant L-DOPA per garantir una funcionalització eficient en un sol pas. La seqüència cRGD té una estructura més estable que el RGD lineal, fent que la unió via integrina sigui més efectiva. Tot i que els recobriments biomoleculars han mostrat resultats prometedors, la seva possible susceptibilitat a la degradació proteolítica ha motivat la recerca de noves alternatives, com la incorporació superficial d’Ag mitjançant tècniques d’electrodeposició.L’electrodeposició s’ha optimitzat modificant els paràmetres del procés per garantir una distribució uniforme d’Ag, minimitzant la toxicitat i maximitzant l’eficàcia antimicrobiana sense afectar la biocompatibilitat corneal. Finalment, per prolongar l’alliberament d’ions al llarg del temps, s’han desenvolupat superfícies antimicrobianes mitjançant la tècnica MEVVA. Aquesta tècnica incorpora ions en el material base, oferint un alliberament controlat i sostingut d’Ag, mentre que l’addició de Cu potencia l’activitat antifúngica, reduint el risc d’infeccions bacterianes i fúngiques. A més, s’han realitzat assajos de cocultiu per avaluar l’eficàcia antimicrobiana de les superfícies tractades en condicions més realistes.En conclusió, aquesta tesi doctoral proporciona solucions innovadores per millorar la retenció i el rendiment a llarg termini de la KPro, abordant reptes crítics com el risc d’infeccions i la deficient integració del teixit corneal. En explorar diverses estratègies de modificació superficial, aquesta investigació demostra amb èxit el potencial per millorar la funcionalitat de la KPro.
  

Data de lectura: 02/06/2025

• AGRELO LESTÓN, ASIER: Development of metal-enhanced TiO2-based photocatalysts for hydrogen production
  
  Autor/a: AGRELO LESTÓN, ASIER
  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 PROCESSOS QUÍMICS
  Departament: Departament d'Enginyeria Química (EQ)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 02/04/2025
  Data de lectura: 02/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Campus Diagonal Besòs, Edifici I (EEBE)Sala Polivalent, Edifici I - I.01Av. Eduard Maristany, 16 08019 Barcelonahttps://eebe.upc.edu/ca/lescola/com
  Director/a de tesi: LLORCA PIQUE, JORDI | SOLER TURU, LLUIS
  Resum de tesi: L'activitat humana ha augmentat els gasos d'efecte hivernacle, alterant el clima i agreujant els fenòmens extrems. Per això, es necessària una transició cap a un sistema energètic descarbonitzat, amb l'hidrogen com a vector clau juntament amb l'energia solar i eòlica. No obstant això, la seva producció actual com el reformat de metà amb vapor, genera altes emissions de CO₂. La reacció de separació de l'aigua impulsada per la llum solar és una alternativa sostenible, tot i que requereix millores en eficiència per ser viable a nivell industrial. Aquesta tesi doctoral desenvolupa catalitzadors basats en TiO₂ per a la producció fotocatalítica d'hidrogen. El Capítol 3 en col·laboració amb SYMAC de la Université Toulouse 3-Paul Sabatier, estudia un fotocatalitzador de TiO₂ decorat amb nanopartícules de Cu estabilitzades amb quinidina, l'activitat del qual es va comparar amb una mostra preparada per impregnació humida a sequedat incipient (IWI) amb nanopartícules de Cu estabilitzades amb àcid L-ascòrbic. La mostra amb quinidina va mostrar 5 vegades més activitat sota irradiació UV i una millora en el rendiment sota UV-vis. L'espectroscòpia UV-vis va revelar una banda plasmònica relativa al Cu, i els gràfics de Tauc van confirmar una menor amplada de banda prohibida. XRD va indicar la deposició de Cu i la fase d’anatasa predominant del TiO₂. TEM va mostrar nanopartícules de Cu, la naturalesa majoritàriament metàl·lica de les quals, amb mínimes contribucions d'òxids, va ser identificada per XAS i XPS. El Capítol 4 es va realitzar conjuntament amb el grup de Sistemes Supra- i Nanoestructurats de la Universitat de Barcelona (UB), en el qual es van desenvolupar fotocatalitzadors híbrids de TiO₂ amb complexos d'Au(I) i sistemes d'Au(0). Es van avaluar tres sèries de fotocatalitzadors amb lligands de cumarina en diferents combinacions de llum i calor. Dues (1% en pes de cocatalitzador) es van preparar per IWI i per molta amb molí de boles (BM), i una tercera (0,25% en pes d'Au) per IWI. Les mostres IWI van mostrar més activitat que les BM, a més de generar fins a 2,7 vegades més H₂ que un catalitzador Au/TiO₂ convencional. UV-vis va confirmar bandes plasmòniques d'Au, i els gràfics de Tauc van revelar la reducció de l'amplada de banda prohibida. TEM, HAADF-STEM i XPS van confirmar nanopartícules d'Au amb una composició majoritàriament metàl·lica. El Capítol 5 va estudiar fotocatalitzadors Pt/TiO₂ sintetitzats per BM i optimitzats mitjançant disseny d'experiments (DoE). La mostra més activa va ser 1,4 vegades més eficient sota UV que una referència Pt/TiO₂ preparada per IWI. HAADF-STEM-EDX va revelar àtoms de Pt dispersos en TiO₂, que van créixer a nanopartícules després de la reacció, juntament amb la presència d'alguns àtoms aïllats. XPS va confirmar la reducció parcial del Pt durant la reacció. El Capítol 6 va analitzar fotocatalitzadors bimetàl·lics PdCu amb un contingut metàl·lic total de l'1% en pes. Es va seleccionar una relació Pd:Cu d'1:2 després d'un cribratge de 3:1 a 1:3. La mostra bimetàl·lica va superar en un 27% l'activitat teòrica de la combinació de Pd i Cu sota UV, i la incorporació de Cu va millorar la producció d'H₂ sota UV-vis. Les mostres BM van ser 1,2 vegades més actives que les IWI. El Cu va millorar l'estabilitat del Pd reduint la pèrdua d'activitat en tests d'estabilitat de llarga durada en comparació amb la mostra monometàl·lica de Pd. Raman va indicar una forta interacció metall-suport. UV-vis i Tauc van confirmar una major absorció visible i una reducció de l'amplada de banda prohibida, respectivament. HAADF-STEM-EDX va mostrar nanopartícules bimetàl·liques de PdCu en mostres BM, mentre que en IWI es van observar nanopartícules de Pd i Cu separades. Per BM també es va limitar el creixement del Pd, ja que en la mostra monometàl·lica les seves nanopartícules van créixer 3,5 vegades després de la reacció. XPS va indicar la reducció del Pd en ambdues mostres, sent una reducció completa en BM, confirmada per H₂-TPR.
  

Data de lectura: 03/06/2025

• BLANC BLOCQUEL DI MARCO, AUGUSTO: Derivatives and risks
  
  Autor/a: BLANC BLOCQUEL DI MARCO, AUGUSTO
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ESTADÍSTICA I INVESTIGACIÓ OPERATIVA
  Departament: Departament d'Estadística i Investigació Operativa (EIO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 13/03/2025
  Data de lectura: 03/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Aula de Teleensenyament, edifici B3, Campus UPC Barcelona Nord
  Director/a de tesi: ORTIZ GRACIA, LUIS
  Resum de tesi: Aquesta tesi té com a objectiu donar solucions a problemes del món real mitjançant el desenvolupament i l’ús de tècniques de finances quantitatives d'última generació. Existeix la necessitat de tancar la bretxa entre el coneixement teòric desenvolupat tradicionalment a l'acadèmia i els reptes de la vida real. La primera part d'aquest treball aborda el repte de la cobertura d'opcions financeres digitals, en particular, quan estan properes al venciment. La cobertura d'opcions d’aquest tipus segueix sent un repte en finances quantitatives. El problema prové del fet que una opció digital té un valor de liquidació en venciment que ve donat per una funció discontínua i, com a conseqüència, té una delta i una gamma molt grans. En aquest treball, desenvolupem una estratègia per a realitzar la cobertura de les opcions digitals a prop del venciment per mitjans d’un bull spread. Es resolen diferents problemes d'optimització, amb l'objectiu de minimitzar la probabilitat de subcobertura de l'opció digital al venciment, tenint en compte els costos de transacció i els problemes que esdevenen dels mercats no líquids. La nostra aportació consisteix en la determinació de la composició òptima del bull spread que minimitza la probabilitat de subcobertura de l’opció donat que el cost de la cobertura es manté per sota d'un determinat llindar. Així mateix, considerem models que són estat de l’art per a governar la dinàmica de l'actiu subjacent de l’opció. Finalment, calibrem un model de l’actiu subjacent amb dades reals del mercat i solucionem el problema d'optimització amb costos de transacció amb el model calibrat. En la segona part d'aquest treball dissenyem derivats financers per a la lluita contra el canvi climàtic amb un subjacent format per criptomonedes. Durant els últims cinc anys hi ha hagut una creixent preocupació sobre l'impacte que la mineria de criptomonedes pot tenir sobre el clima. Amb l’objectiu d’abordar aquesta problemàtica, proposem nous contractes de derivats de carboni amb el preu expressat en bitcoins. Aquests nous productes financers podrien ajudar les autoritats reguladores a impactar el clima de manera indirecta, aglutinant-ne dos resultats financers desitjats (cobertura i transferència de volatilitat) en un sol instrument financer. En particular, l'instrument pot ser utilitzat pels governs per protegir-se del canvi climàtic i influir en els preus dels bons de carboni i de les criptomonedes. Per tal de fixar el preu d'aquest producte, desenvolupem noves tècniques d'estimació de paràmetres del model de Heston basades en ondetes de Shannon. La tercera part d'aquest treball també gira al voltant del canvi climàtic, les finances i les matemàtiques. Concretament, proposem una metodologia per a calcular l'impacte d'un augment de la temperatura de la superfície global de la terra sobre la probabilitat d'incompliment d'una empresa del sector de l'agricultura. Portem a terme una regressió del valor de les accions de l'empresa amb els predictors S&P 500 i les anomalies de temperatura i observem que un augment de les anomalies de temperatura té un impacte negatiu en les accions de l'empresa considerada en aquest treball. Quan es modelen sèries temporals d'anomalies de temperatura, és important identificar moments en el temps en què es produeix un canvi estructural significatiu en el comportament de les dades. Aquests punts s'anomenen punts de trencament. Modelem la sèrie temporal d’anomalies de temperatura mitjançant regressió lineal segmentada, on s'estimen els punts de trencament amb una anàlisi amb ondetes. Calibrem un model de Merton amb dades reals d'accions de l’empresa i estimem la probabilitat d'incompliment en funció de la probabilitat que el valor de l'actiu de l'empresa estigui per sota del nivell del passiu. Finalment fem servir el model de regressió per a predir els valors futurs de les accions de l'empresa influïts per les anomalies de temperatura i estimem una nova probabilitat d'incompliment.
  

Data de lectura: 05/06/2025

• LAUT TURÓN, SERGI: Architecture-aware Sparse Patterns to Accelerate Inverse Preconditioning
  
  Autor/a: LAUT TURÓN, SERGI
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORS
  Departament: Departament d'Arquitectura de Computadors (DAC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 10/04/2025
  Data de lectura: 05/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala C6-E101
  Director/a de tesi: CASAS GUIX, MARC | BORRELL POL, RICARD
  Resum de tesi: Aquest treball es centra en millorar l'eficiència dels mètodes iteratius per resoldre sistemes lineals grans i dispersos.Aquests problemes sorgeixen en molts camps, com ara la modelització del clima, la dinàmica molecular i de fluids, entre d'altres.Per resoldre'ls, s'utilitzen mètodes iteratius com el Gradient Conjugat (CG) i el Residu Mínim Generalitzat (GMRES).La seva eficiència depèn en gran mesura de l'elecció dels precondicionadors, que acceleren la convergència millorant les propietats numèriques del sistema.Els precondicionadors "Sparse Approximate Inverse" (SAI) i la seva variant factoritzada (FSAI) per a sistemes simètrics i definits positius són atractius per la seva naturalesa paral·lela i aplicació senzilla mitjançant productes Matriu-Vector dispersos (SpMV).Els SAI i FSAI d'última generació defineixen els seus patrons de dispersió basant-se principalment en aspectes numèrics.Aquest treball presenta nous precondicionadors considerant l'arquitectura on s'executen, dissenyats per millorar el rendiment optimitzant el procés de selecció de patrons de dispersió.La primera contribució presenta el precondicionador "Factorized Sparse Approximate Inverse with Pattern Extension" (FSAIE), una versió optimitzada de FSAI adaptada a arquitectures de CPU de memòria compartida.FSAIE introdueix un algorisme que amplia els patrons de dispersió considerant els accessos a la memòria cau, millorant tant l'eficàcia numèrica de FSAI com la seva eficiència computacional.A més, es proposa una estratègia de filtratge per eliminar les entrades numèricament insignificants, reduint el cost computacional sense comprometre la convergència.Aquestes tècniques milloren la localitat de les dades a l'SpMV, assegurant que els patrons de dispersió ampliats s'alineen amb els patrons d'accés a la memòria cau.La segona contribució amplia FSAIE als entorns de CPU de memòria distribuïda, introduint el precondicionador "Communication-aware FSAIE" (FSAIE-Comm).FSAIE-Comm considera els costs de la comunicació entre processos per garantir que l'extensió del patró de dispersió no introdueix una sobrecàrrega innecessària.Per evitar desequilibris, es desenvolupa una estratègia innovadora per distribuir la càrrega de treball computacional.La tercera contribució es centra en l'execució a la GPU amb la introducció del precondicionador "GPU-aware Factorized Sparse Approximate Inverse" (GFSAI).Mitjançant l'estructuració del patró de dispersió, s'optimitzen els accessos de memòria coalescents i s'exploten les característiques arquitectòniques específiques de la GPU.La contribució final generalitza les noves estratègies de precondicionament més enllà de FSAI amb la introducció del precondicionador "Communication-aware Sparse Approximate Inverse with Pattern Extension" (SAIE-Comm).Aquest mètode optimitza SAI per a entorns de memòria distribuïda, però s'adapta per a sistemes lineals generals on GMRES és preferible a CG.SAIE-Comm destaca la versatilitat i flexibilitat de les optimitzacions proposades, demostrant que les noves extensions de patrons es poden integrar eficaçment en diferents estratègies de precondicionament i solucionadors.Aquest treball avança l'estat de l'art en solucionadors iteratius i contribueix al desenvolupament de mètodes numèrics escalables i d'alt rendiment.Els mètodes proposats aconsegueixen millores substancials en el temps de solució a diverses arquitectures de computació d'alt rendiment (HPC), amb reduccions del 12,94% al 26,43% en cinc arquitectures de CPU diferents—Intel Skylake, Power9, Zen 2, A64FX i Intel Sapphire Rapids—i del 23,83% al 26,07% en dues arquitectures de GPU—Volta i Vega20—quan s'apliquen casos representatius de matriu dispersa.Aquests resultats destaquen l'impacte de les estratègies de precondicionament que consideren l'arquitectura en les aplicacions HPC modernes, obrint el camí per a solucionadors iteratius més eficients i escalables.