Perfil d'acces

El programa de doctorat de Fotònica està dirigit a estudiants amb expedients brillants a escala internacional que desitgin portar a terme un projecte de doctorat en algun dels diferents àmbits relacionats amb la fotònica.

Pel que fa als perfils d’accés, cal tenir en compte que la fotònica és una disciplina molt àmplia i que l’ICFO està format per diferents grups de recerca que treballen en les diferents branques de les ciències fotòniques. Així doncs, el programa de doctorat en Fotònica està dirigit a estudiants amb perfils d’accés molt ampli, que van des de la física fins a les enginyeries electrònica, elèctrica, de materials i de telecomunicacions, les matemàtiques, la química, la biologia, la bioenginyeria i la biofísica.

Pel que fa als coneixements d’idiomes, l’ICFO és un institut de recerca amb marcat caràcter internacional i té com a idioma d’ús diari l’anglès. Així doncs, l’estudiant que accedeixi al programa de doctorat de Fotònica ha de tenir un alt nivell d’anglès tant oral com escrit.

Pel que fa als objectius de carrera, el programa de doctorat en Fotònica admet tant estudiants que persegueixin un futur acadèmic com aquells que vulguin arribar a ser futurs líders en la transferència de coneixements i tecnologia o en R+D dins de l’entorn empresarial.

Pel que fa a característiques personals, es busquen estudiants amb gran potencialitat, motivació i exigència per dur a terme un projecte d’excel·lència al màxim nivell internacional.

Perfil de sortida

En finalitzar els estudis el doctorand o doctoranda haurà adquirit les competències i habilitats següents, necessàries per dur a terme una recerca de qualitat (Reial Decret 99/2011, de 28 de gener, pel qual es regulen els ensenyaments oficials de doctorat):

a) Comprensió sistemàtica d'un camp d'estudi i domini de les habilitats i mètodes de recerca relacionats amb aquest camp.
b) Capacitat de concebre, dissenyar o crear, posar en pràctica i adoptar un procés substancial de recerca o creació.
c) Capacitat per contribuir a l'ampliació de les fronteres del coneixement a través d'una recerca original.
d) Capacitat de realitzar una anàlisi crítica i d'avaluació i síntesi d'idees noves i complexes.
e) Capacitat de comunicació amb la comunitat acadèmica i científica i amb la societat en general quant als seus àmbits de coneixement en els modes i idiomes d'ús habitual en la seva comunitat científica internacional.
f) Capacitat de fomentar, en contextos acadèmics i professionals, l'avenç científic, tecnològic, social, artístic o cultural dins d'una societat basada en el coneixement.

Així mateix, l'obtenció del títol de doctor ha de proporcionar una alta capacitació professional en àmbits diversos, especialment en els que requereixen creativitat i innovació. Els doctors han adquirit, almenys, les següents capacitats i habilitats personals per a:

a) Desenvolupar-se en contextos on hi ha poca informació específica.
b) Trobar les preguntes clau que és necessari respondre per resoldre un problema complex.
c) Dissenyar, crear, desenvolupar i emprendre projectes nous i innovadors en el seu àmbit de coneixement.
d) Treballar tant en equip com de manera autònoma en un context internacional o multidisciplinari.
e) Integrar coneixements, enfrontar-se a la complexitat i formular judicis amb informació limitada.
f) La crítica i defensa intel·lectual de solucions.

Finalment, els doctorands i doctorandes han de demostrar les competències següents:
a) Haver adquirit coneixements avançats en la frontera del coneixement i demostrat, en el context de la recerca científica reconeguda internacionalment, una comprensió profunda detallada i fonamentada dels aspectes teòrics i pràctics i de la metodologia científica en un o més àmbits de recerca.
b) Haver fet una contribució original i significativa a la recerca científica en el seu àmbit de coneixement i que aquesta contribució hagi estat reconeguda com a tal per la comunitat científica internacional.
c) Haver demostrat que són capaços de dissenyar un projecte de recerca amb el qual dur a terme una anàlisi crítica i una avaluació de situacions imprecises on aplicar les seves contribucions i els seus coneixements i metodologia de treball per realitzar una síntesi d’idees noves i complexes que produeixin un coneixement més profund del context de recerca en què es treballi.
d) Haver desenvolupat l’autonomia suficient per iniciar, gestionar i liderar equips i projectes de recerca innovadors i col·laboracions científiques, nacionals o internacionals, dins del seu àmbit temàtic, en contextos multidisciplinaris i, quan calgui, amb un alt component de transferència de coneixement.
e) Haver mostrat que són capaços de desenvolupar la seva activitat de recerca amb responsabilitat social i integritat científica.
f) Haver demostrat dins el seu context científic específic que són capaços de fer avenços en aspectes culturals, socials o tecnològics, així com de fomentar la innovació en tots els àmbits en una societat basada en el coneixement.
g) Haver justificat que són capaços de participar en els debats científics que es desenvolupen a escala internacional en el seu àmbit de coneixement i de divulgar els resultats de la seva activitat de recerca a tota mena de públics.

Nombre de places

30

Durada dels estudis i règim de dedicació

Durada
La durada dels estudis de doctorat a temps complet és d'un màxim de tres anys, a comptar des de l'admissió del doctorand o doctoranda al programa fins a la presentació de la tesi doctoral. La comissió acadèmica del programa de doctorat pot autoritzar que es duguin a terme els estudis de doctorat a temps parcial. En aquest cas, els estudis tenen una duració màxima de cinc anys des de l'admissió al programa fins a la presentació de la tesi doctoral. A l'efecte del còmput d'aquests terminis, el moment d'admissió es considera que és la primera matrícula de tutoria i el de presentació, el moment en què l'Escola de Doctorat formalitza el dipòsit de la tesi doctoral.

La duració mínima del doctorat és de dos anys, a comptar des de l'admissió del doctorand o doctoranda al programa fins al dipòsit de la tesi doctoral per als doctorands i doctorandes a temps complet, i de quatre anys per als doctorands i doctorandes a temps parcial. Es pot sol·licitar l'exempció d'aquest termini a la comissió acadèmica del programa de doctorat, amb l'autorització del director o directora i del tutor acadèmic o tutora acadèmica de la tesi, sempre que hi concorrin motius justificats.

A l'efecte del còmput dels períodes anteriors, no es tenen en compte les baixes per malaltia, embaràs o qualsevol altra causa prevista per la normativa vigent. L'estudiant que es trobi en qualsevol de les situacions especificades ha de comunicar-ho a la comissió acadèmica del programa de doctorat, la qual n'ha d'informar, si escau, l'Escola de Doctorat. El doctorand o doctoranda pot sol·licitar la baixa temporal del programa per a un període màxim d'un any, ampliable fins a un any més. La sol·licitud, justificada, s'ha d'adreçar a la comissió acadèmica del programa de doctorat, que ha de resoldre si es concedeix la baixa temporal sol·licitada. Cada programa ha d'establir les condicions de readmissió al doctorat.

Pròrroga dels estudis
En el cas dels estudis a temps complet, si una vegada transcorregut el termini de tres anys no s'ha presentat la sol·licitud de dipòsit de la tesi doctoral, la comissió acadèmica del programa pot autoritzar una pròrroga d'aquest termini d'un any més en les condicions que s'hagin establert en el programa. En el cas dels estudis a temps parcial, es pot autoritzar una pròrroga de dos anys més. Tant en el cas dels estudis a temps complet com en el dels estudis a temps parcial, excepcionalment i mitjançant la sol·licitud motivada de la comissió acadèmica del programa de doctorat, la Comissió Permanent de l'Escola de Doctorat pot ampliar la pròrroga un altre any addicional.

Baixa del programa de doctorat
Són motiu de baixa d'un programa de doctorat:

• La sol·licitud motivada del doctorand o doctoranda de la baixa del programa.
• L'exhauriment del termini màxim de permanència i de les pròrrogues corresponents que s'hagin autoritzat.
• No haver formalitzat la matrícula anual en cada curs (excepte que s'hagi autoritzat una baixa temporal).
• Obtenir dues avaluacions consecutives no satisfactòries.
• Tenir expedients disciplinaris amb una resolució de desvinculació de la UPC.

La baixa del programa implica que el doctorand o doctoranda no hi pot continuar i el tancament de l‘expedient acadèmic. No obstant això, pot sol·licitar la readmissió a la comissió acadèmica del programa, que, d'acord amb els criteris establerts a la normativa, n'ha de tornar a valorar l'accés.

Ajuts de matrícula

El compromís de l’ICFO i els professors i professores del programa de doctorat en Fotònica és que tots els doctorands i doctorandes gaudeixin d’una beca/salari que els permeti concentrar-se en la tesi doctoral a temps complet. L’ajuda inclou totes les despeses de matrícula.

Organització

• Sewell, Robert

• Acin Dalmaschio, Antonio
• Artigas Garcia, David
• Garcia-Parajo, Maria
• Konstantatos, Gerasimos
• Sewell, Robert
• Van Hulst, Niek
• Winkler, Pamina

• Institut de Ciències Fotòniques (PROMOTORA)

Natalia García Tusquellas
Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
Av. Carl Friedrich Gauss, 3
08860 Castelldefels

Tel: 93 554 22 10
Correu electrònic: academicaffairs@icfo.eu

Convenis amb altres institucions

L’ICFO té convenis de col·laboració amb un nombre important d’empreses, entre aquestes, Leica Microsystems, Corning, Nikon-Izasa Grup Sorigué, Accelerate Diagnostics, SL, Fyla All-Fiber Ultrafast Lasers i GRAPHENEA, per anomenar-ne algunes. També participa en xarxes d’excel·lència (EuroBioimaging, Laserlab Europe, Corbel…) i coordina diversos projectes de Graphene Flagship i Quantum Flagship dins el programa Horitzó 2020 de la Unió Europea.

Perfil d'acces

El programa de doctorat de Fotònica està dirigit a estudiants amb expedients brillants a escala internacional que desitgin portar a terme un projecte de doctorat en algun dels diferents àmbits relacionats amb la fotònica.

Pel que fa als perfils d’accés, cal tenir en compte que la fotònica és una disciplina molt àmplia i que l’ICFO està format per diferents grups de recerca que treballen en les diferents branques de les ciències fotòniques. Així doncs, el programa de doctorat en Fotònica està dirigit a estudiants amb perfils d’accés molt ampli, que van des de la física fins a les enginyeries electrònica, elèctrica, de materials i de telecomunicacions, les matemàtiques, la química, la biologia, la bioenginyeria i la biofísica.

Pel que fa als coneixements d’idiomes, l’ICFO és un institut de recerca amb marcat caràcter internacional i té com a idioma d’ús diari l’anglès. Així doncs, l’estudiant que accedeixi al programa de doctorat de Fotònica ha de tenir un alt nivell d’anglès tant oral com escrit.

Pel que fa als objectius de carrera, el programa de doctorat en Fotònica admet tant estudiants que persegueixin un futur acadèmic com aquells que vulguin arribar a ser futurs líders en la transferència de coneixements i tecnologia o en R+D dins de l’entorn empresarial.

Pel que fa a característiques personals, es busquen estudiants amb gran potencialitat, motivació i exigència per dur a terme un projecte d’excel·lència al màxim nivell internacional.

Requisits d'accés

Per accedir a un programa oficial de doctorat cal tenir els títols oficials espanyols de grau, o equivalent, i de màster universitari, o equivalent, sempre que s'hagin superat, com a mínim, 300 crèdits ECTS en el conjunt d'aquests dos ensenyaments. (Reial decret 43/2015, de 2 de febrer)

Així mateix, hi poden accedir aquelles persones que es troben en algun d'aquests altres supòsits:

• Tenir un títol universitari oficial espanyol o d'un altre país integrant de l'EEES que habiliti per a l'accés a estudis de màster, d'acord amb el que estableix l'article 16 del Reial decret 1393/2007, de 29 d'octubre, pel qual s'estableix l'ordenació dels ensenyaments universitaris oficials, i haver superat un mínim de 300 crèdits ECTS en el conjunt d'estudis universitaris oficials, dels quals com a mínim 60 han de ser d'estudis de màster.
• Tenir un títol oficial espanyol de graduat o graduada, la durada del qual, d'acord amb les normes de dret comunitari, sigui, com a mínim, de 300 crèdits ECTS. Aquestes persones han de cursar amb caràcter obligatori els complements de formació, llevat que el pla d'estudis del títol de grau corresponent inclogui crèdits de formació en recerca equivalents quant a valor formatiu als crèdits en recerca procedents d'estudis de màster.
• Tenir un títol universitari i, amb l'obtenció prèvia d'una plaça en formació en la prova d'accés corresponent a places de formació sanitària especialitzada, haver superat amb una avaluació positiva com a mínim dos anys de formació d'un programa per a l'obtenció del títol oficial d'alguna de les especialitats en ciències de la salut.
• Haver obtingut un títol de sistemes educatius estrangers, sense que en sigui necessària l'homologació, amb la comprovació prèvia de la UPC que aquest acredita un nivell de formació equivalent a la del títol oficial espanyol de màster universitari i que faculta al país expedidor del títol per a l'accés a estudis de doctorat. Aquesta admissió no implica, en cap cas, l'homologació del títol previ que té la persona interessada ni el seu reconeixement a cap altre efecte que el de l'accés a ensenyaments de doctorat.
• Tenir un altre títol espanyol de doctor o doctora obtingut d'acord amb ordenacions universitàries anteriors.

Nota 1: Normativa d'accés als estudis de doctorat per a les persones titulades de llicenciatura, enginyeria o arquitectura conforme al sistema anterior a l'entrada en vigor de l'EEES (CG 47/02 2014)

Nota 2: Acord núm. 64/2014 del Consell de Govern pel qual s'aprova el procediment i els criteris de valoració dels requisits acadèmics d'admissió al doctorat amb estudis estrangers no homologats (CG 25/03 2014)

Criteris d'admissió i valoració de mèrits

La sol·licitud d’admissió al doctorat en Fotònica es canalitza a través de la pàgina http://jobs.icfo.eu/, a la qual són dirigits tots els estudiants i les estudiants interessats. En aquesta pàgina es publica informació detallada sobre les vacants específiques disponibles per a estudiants de doctorat en cada moment en cada un dels grups de recerca de l’ICFO.

Finalment, cal esmentar també que durant tot el procés d’admissió al doctorat de Fotònica es vetlla pel compliment dels principis de transparència, eficiència i comparació internacional establerts en la European Charter for Researchers i el European Code of Conduct for the Recruitment of Researchers. Així mateix, no s’aplica durant aquest procés cap discriminació per raó de gènere o nacionalitat.

Complements formatius

No requereixen complements de formació els estudiants i les estudiants que provenen dels màsters vinculats: master in Photonics, màster universitari Erasmus Mundus en Fotònica, master’s degree in Photonics Engineering, Nanophotonics and Biophotonics, màster en Enginyeria Física i màster en Ciència i Tecnologia Quàntiques, de la Universitat Politècnica de Catalunya.

Tampoc requereixen complements de formació els estudiants i les estudiants que provinguin de màsters en fotònica i de física d’altres Universitats.

Per als estudiants i les estudiants que provenen de màsters en altres temàtiques, com màsters en ciències biomèdiques o màsters multidisciplinaris en ciències experimentals, s’avalua l’expedient particular i el projecte en el qual treballaran i es determina, en cada cas, si és necessària la superació de complements de formació específics. Si la Comissió Acadèmica del programa així ho determina, aquests estudiants han de cursar com a complement de formació una de les assignatures següents:

• Introduction to Photonics. Optics and Lasers (5 ECTS), del màster en Fotònica.
• Fotònica Aplicada (5 ECTS) del màster universitari en Tecnologies Facilitadores per a la Indústria Alimentària i de Bioprocessos.

Període de matrícula dels nous doctorands

La matrícula està oberta tot l’any dins del calendari establert per l’Escola de Doctorat.

Més informació a la secció de matrícula per a nous doctorands

Període de matrícula

Durant el mes de setembre.

Més informació a la secció general de matrícula

Procediment per l'elaboració i defensa del pla de recerca

El doctorand o doctoranda ha d'elaborar un pla de recerca, abans de finalitzar el primer any, que s'inclourà en el document d'activitats del doctorand o doctoranda. Aquest pla, que podrà ser millorat durant els estudis de doctorat, ha de ser avalat pel tutor o tutora i pel director o directora, i ha d'incloure la metodologia que s'utilitzarà, així com els objectius que es vulguin aconseguir amb la investigació.

Com a mínim una de les avaluacions anuals ha de preveure una exposició i defensa pública del pla de recerca i de l'estat del treball realitzat davant un tribunal compost per tres doctors o doctores, d'acord amb el que determini cada comissió acadèmica. Aquest tribunal emet una acta amb la qualificació de satisfactori o no satisfactori. L'avaluació positiva del pla de recerca és un requisit indispensable per continuar en el programa de doctorat. Si l'avaluació és no satisfactòria, el doctorand o doctoranda disposa d'un termini de sis mesos per elaborar i presentar un nou pla de recerca, que avalua la comissió acadèmica del programa de doctorat.

Aquesta mateixa comissió s'encarrega d'avaluar anualment el pla de recerca, així com la resta d'evidències incloses en el document d'activitats del doctorand o doctoranda. Dues avaluacions consecutives no satisfactòries del pla de recerca comporten la baixa definitiva del programa.

En cas que el doctorand o doctoranda canviï de tema de tesi, haurà de presentar un nou pla de recerca.

Activitats formatives del programa

El programa de doctorat en Fotònica no especifica un nombre mínim d’articles publicats, assistències a conferències o altres activitats. No obstant això, la Comissió Acadèmica del programa vetlla perquè, individualment, cada tesi assoleixi els estàndards internacionals més alts abans de permetre’n la defensa.

A continuació es detallen les activitats formatives del programa, la seva durada i el seu caràcter obligatori o opcional:

Mobilitat, 3 mesos (optativa)
Elaboració i defensa inicial del pla de recerca, 50 hores (obligatòria)
Formació en habilitats informacionals, 1,5 hores (optativa)
Metodologia de la recerca, 12 hores (optativa)
Innovació i creativitat, 8 hores (optativa)
Habilitats lingüístiques i de comunicació, 18 hores (optativa)
Seminaris científics, 25 hores/any (optativa)
ICONS Seminars, 40 hores/any (optativa)
Coffee Sessions with Prominent Researchers, 2 hores/any (optativa)
Workshops específics del programa, 1 dia/any (optativa)
Publicacions, 50 hores (obligatòria)
PhD Lectures, 65 hores/any, (optativa)
Outreach Activities, 18 hores (optativa)
Formació en habilitats tècniques, 5 hores per tècnica (optativa)
Effective Oral Presentations, 10 hores (optativa)
ICFO-ESADE From Science to Business, 24 hores (optativa)
Introduction to Patent Engineering and Management, 7,5 hores (optativa)
Cursos d’idiomes, 40 hores (espanyol, català i anglès) (optativa)
Research Integrity, 3 hores (obligatòria)
Career Development, 10 hores (optativa)
Resilience and Wellbeing, 6 hores (optativa)
Essential Transferable Skills for Early Career Researchers, 12 hores (optativa).

Procediment d'assignació de tutor i director de tesi

La comissió acadèmica del programa assigna un director o directora de tesi a cada doctorand o doctoranda en el moment de l'admissió o en la primera matrícula, atès el compromís de direcció de la resolució d'admissió al programa.

El director o directora de tesi és la persona responsable de la coherència i idoneïtat de les activitats de formació, de l'impacte i la novetat en el seu camp de la temàtica de la tesi doctoral i de la guia en la planificació i la seva adequació, si n'hi ha, a la d'altres projectes i activitats on s'inscrigui el doctorand o doctoranda. Amb caràcter general, el director o directora de la tesi és un professor o professora o un investigador o investigadora membre de la Universitat Politècnica de Catalunya amb el títol de doctor o doctora i experiència investigadora acreditada. Aquest concepte inclou el personal doctor de les entitats vinculades, segons la decisió del Consell de Govern, i d'instituts de recerca adscrits a la UPC, d'acord amb els convenis de col·laboració i d'adscripció corresponents. Quan el director o directora és personal de la UPC també actua com a tutor o tutora.

Els doctors o doctores a qui, per raó de la seva relació contractual o l'entitat d'adscripció, no els són aplicables els conceptes anteriors, han de rebre un informe positiu de la Comissió Permanent de l'Escola de Doctorat de la UPC per poder formar part del programa de doctorat com a investigador o investigadora amb recerca acreditada.

La comissió acadèmica del programa de doctorat pot aprovar la designació d'un doctor o doctora expert que no pertanyi a la UPC com a director o directora. En aquest cas, cal l'autorització prèvia de la Comissió Permanent de l'Escola de Doctorat de la UPC, així com la proposta d'un doctor o doctora amb experiència investigadora acreditada de la UPC, que actua com a codirector o codirectora o, si no n'hi ha, com a tutor o tutora.

El director o directora de tesi pot renunciar a la direcció de la tesi doctoral, sempre que hi concorrin raons justificades apreciades per la comissió. En aquest cas, la comissió acadèmica del programa de doctorat ha d'assignar al doctorand o doctoranda un nou director o directora.

La comissió acadèmica del programa de doctorat, una vegada ha escoltat el doctorand o doctoranda, pot modificar el nomenament del director o directora de tesi en qualsevol moment del període de realització del doctorat, sempre que hi concorrin raons justificades.

Si hi ha motius acadèmics que ho justifiquen (interdisciplinarietat temàtica, programes conjunts o internacionals, etc.) i la comissió acadèmica del programa ho acorda, es pot assignar un codirector o codirectora de tesi addicional. El director o directora i el codirector o codirectora tenen les mateixes competències i el mateix reconeixement acadèmic.

El nombre màxim de supervisors que pot tenir una tesi doctoral és de dos: un director o directora i un codirector o codirectora.

Per a tesis en règim de cotutela i de doctorat industrial, si és necessari i ho estableix el conveni, es pot acordar no aplicar-hi aquest màxim. No obstant això, el nombre màxim de directors o directores que poden pertànyer a la UPC és de dos.

Més informació a la secció de tesis doctorals

Permanència

En el cas dels estudis a temps complet, si un cop transcorregut el termini de tres anys no s'ha presentat la sol·licitud de dipòsit de la tesi doctoral, la comissió acadèmica del programa pot autoritzar una pròrroga d'aquest termini d'un any més en les condicions que la Normativa acadèmica dels estudis de doctorat de la Universitat Politècnica de Catalunya hagi establert en el programa. En el cas dels estudis a temps parcial, es pot autoritzar una pròrroga de dos anys més. Tant en el cas dels estudis a temps complet com en el dels estudis a temps parcial, excepcionalment, i a sol·licitud motivada de la comissió acadèmica del programa de doctorat, la Comissió Permanent de l'Escola de Doctorat pot ampliar la pròrroga un altre any addicional.

Són motiu de baixa d'un programa de doctorat:

• La sol·licitud motivada del doctorand o doctoranda de la baixa del programa.
• L'exhauriment del termini màxim de permanència i de les pròrrogues corresponents que s'hagin autoritzat.
• No haver formalitzat la matrícula anual en cada curs (llevat que s'hagi autoritzat una baixa temporal).
• Obtenir dues avaluacions consecutives no satisfactòries.
• Tenir expedients disciplinaris amb una resolució de desvinculació de la UPC.

La baixa del programa implica que el doctorand o doctoranda no hi pot continuar i el tancament de l'expedient acadèmic. No obstant això, pot sol·licitar la readmissió a la comissió acadèmica del programa, que, d'acord amb els criteris establerts a la normativa, n'ha de tornar a valorar l'accés.

Menció Internacional

El títol de doctor o doctora pot incloure la menció internacional. En aquest cas, el doctorand o doctoranda haurà de complir els requisits següents:

a) Al llarg de l'etapa formativa necessària per obtenir el títol de doctor o doctora, el doctorand o doctoranda ha d'haver fet una estada mínima de tres mesos en una institució d'ensenyament superior o centre de recerca de prestigi fora d'Espanya, per cursar-hi estudis o fer-hi treballs de recerca. L'estada i les activitats han d'estar avalades pel director o directora i han d'estar autoritzades per la comissió acadèmica del programa, i cal acreditar-les amb el certificat corresponent expedit per la persona responsable del grup de recerca de l'organisme o els organismes on s'ha realitzat. Aquesta informació s'incorpora al document d'activitats.
b) Una part de la tesi, com a mínim el resum i les conclusions, s'ha d'haver redactat i presentat en una de les llengües habituals per a la comunicació científica en el seu camp de coneixement i diferent de les que són oficials a Espanya. Aquesta norma no s'aplica si l'estada, els informes i els experts provenen d'un país de parla hispana.
c) La tesi ha de tenir l'informe previ, acreditat oficialment, d'un mínim de dos doctors o doctores experts que pertanyin a alguna institució d'ensenyament superior o centre de recerca no espanyol.
d) Com a mínim un doctor o doctora expert, pertanyent a una institució d'ensenyament superior o de recerca no espanyol i que no sigui la persona responsable de l'estada (apartat a), ha d'haver format part del tribunal d'avaluació de la tesi.
e) La defensa de la tesi s'ha d'haver fet a les instal·lacions de la UPC o, en el cas de programes conjunts, al lloc que s'especifica en el conveni de col·laboració.

Llistat de tesis autoritzades per a defensa

• BAREZA, NESTOR: Mid-Infrared Surface Sensing Based on Two-Dimensional Materials
  
  Autor/a: BAREZA, NESTOR
  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: 22/07/2022
  Data de lectura: 07/11/2022
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: ICFO: https://teams.microsoft.com/_#/pre-join-calling/19:meeting_N2Q3ZWE4NmYtNTkxOC00NTMxLTgzNTgtYWUzOGIyMjM5Yjlk@thread.v2
  Director/a de tesi: PRUNERI, VALERIO | PAULILLO, BRUNO
  Tribunal:
       PRESIDENT: BACHTOLD, ADRIAN
       SECRETARI: GRIGORENKO, ALEXANDER NIKOLAEVICH
       VOCAL: MERKOÇI, ARBEN
  Resum de tesi: La espectroscopia infrarroja de onda media (mid-IR en inglés) en el rango óptico entre 2 y 20 µm es una potente técnica para identificar las huellas vibracionales de las moléculas, permitiendo así su uso en múltiples aplicaciones como salud, monitoreo medioambiental y análisis químico. Aumentar las interacciones luz-molécula en el IR es posible explotando superficies nano-estructuradas que soportan polaritones ¿ excitaciones hibridas entre la luz y dipolos en la materia. Recientemente, polaritones en materiales bidimensionales de van der Waals (2D-vdW) han revelado un escenario interesante para la espectroscopia en el mid-IR, ya que poseen propiedades remarcables como la de confinar la luz a escala nanométrica. Esta tesis pretende investigar materiales 2D-vdW para su uso tecnológico en aplicaciones de detección. De esta manera, exploramos el rendimiento de la detección en el mid-IR de nanoestructuras de cristales 2D-vdW ampliamente estudiados: grafeno (el material vdW pionero con plasmones-polaritones sintonizables) y el nitruro de boro hexagonal (hBN, que soporta fonones-polaritones con muy bajas perdidas). Capas adicionales para la funcionalización, como polímeros absorbentes y anticuerpos, son combinadas con las nanoestructuras 2D-vdW para crear sensores de gas y biomoleculares, respectivamente.Aquí presentamos tres principales trabajos experimentales para la detección de moléculas con materiales 2D-vdW en el mid-IR. Primero, investigamos la detección de CO2 usando nanoribons de grafeno funcionalizado con una capa ultrafina de polietilenimina (PEI), dada su quimisorción de CO2. La resonancia de plasmón de superficie localizada (LSPR) del grafeno es modulada variando la concentración del CO2, cuyos desplazamientos dependen de un efecto de dopaje quimico reversible inducido por el PEI. Después, examinamos la detección realzada de CO2 con fonones a partir de nanoresonadores de hBN funcionalizados con una capa fina de PEI. La resonancia fonón-polaritón es modulada variando los niveles de CO2 con una gran relación señal/ruido. Finalmente, presentamos un bioensayo cuantitativo a partir de la transducción de distintas concentraciones de vitamina B12 a desplazamientos de LSPR con nanoestructuras bio-funcionalizadas de grafeno (con la posterior adición de enlazadores de pireno y anticuerpos fragmentos de recombinante anti-vB12) Adicionalmente, observamos la misma tendencia de resultados para el mismo bioensayo usando nanoestructuras de grafeno fabricadas con métodos no escalables (i.e., litografía por haz de electrones) y escalable (i.e., litografía por nanoimpresión).Nuestras pruebas de concepto con experimentos de detección con luz mid-IR muestran resultados cuantitativos para la detección de gas y biomarcadores con nanoestructuras 2D-vdW funcionalizadas. La oportunidad de poder combinar la espectroscopia mid-IR con nanoestructuras de materiales 2D-vdW industrialmente escalables (ej., GNH via nanoimpresión en esta tesis) podrían permitir desarrollar tecnologías rentables en el futuro. Esta tesis pretende contribuir en el campo de los sensores para espectroscopia mid-IR basados en materiales 2D-vdW, explorando novedosos diseños y mejorando su sensibilidad, los cuales podrían eventualmente reducir el límite de detección para analitos moleculares en varias aplicaciones.
  
• DE ROQUE FERNANDEZ, PABLO MANUEL: Contributions to nanophotonics: linear, nonlinear and quantum phenomena
  
  Autor/a: DE ROQUE FERNANDEZ, PABLO MANUEL
  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: 06/04/2022
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: VAN HULST, NIEK
  Tribunal:
       PRESIDENT: QUIDANT, ROMAIN
       SECRETARI: PAPADAKI, GEORGIA
       VOCAL: AIZPURUA IRIAZABAL, JAVIER
  Resum de tesi: La nanofotónica es el conjunto de ciencia y tecnologías que estudian el control de campos ópticos en la nanoescala y la interacción de estos con la materia. Para controlar estos campos, necesitamos estructuras con dimensiones características del orden la su longitud de onda, lo que nos lleva a la nanoescala.Una forma de controlar campos ópticos a estas escalas es mediante el uso de nanoantenas, los equivalentes a frecuencias ópticas de las antenas de radio. Las nanoantenas proporcionan interfaces entre los campos cercanos generados por emisores ópticos y modos de radiación. Tras una breve introducción, el capítulo 2 describe la interacción entre emisores de fotones individuales y nanoantennas. El capitulo comienza introduciendo un método numérico de simulación que nos permite calcular la función de Green y su relación con la tasa de emisión de fotones de emisores ópticos en entornos nanofotónicos. Describo a continuación la construcción de un microscopio óptico de campo cercano capaz de medir el tiempo de vida de las tasas de emisión de emisores de fotones individuales que interactúan con nanoantenas.Un método complementario para controlar campos ópticos es la utilización del confinamiento dialéctico. El capítulo 3 introduce estructuras híbridas que combinan nanoantenas y guías de onda. Generalizo el formalismo de las funciones de Green del capitulo 1, y muestro como las nuevas funciones están relacionadas con la transferencia de energía entre un donor y un aceptor. Seguidamente, calculo la tasa de transferencia de fotones mediada por la estructura híbrida. Observamos un incremento de ordenes de magnitud en la tasa de transferencia a distancias comparables con las longitudes de onda de los fotones transmitidos. El capitulo finaliza discutiendo el papel que la densidad local de estado ópticos juega en la eficiencia de la transferencia de energía.Las nanoantenas incrementan el campo cercano órdernes de magnitud. En estas condiciones los efectos no-linearles comienzan a entrar en juego. El capitulo 4 está dedicado a estas interacciones no lineales mediadas por nanoantenas, en particular la generación de segundo armónico (SHG). Primeramente, introduzco un método numérico para calcular las contribuciones superficiales y volumétricas a SHG. Estrecheces introducidas a lo largo de las nanoantenas incrementan las emisiones de SHG. Este incremento es atribuido al incremento de gradientes de campo, que contribuyen mayoritariamente a un incremento de la parte volumétrica. Finalmente validamos nuestros resultados numérico experimentalmente.Los campos ópticos son funciones del espacio, pero también del tiempo. El desarrollo de láseres de femtosegundo de banda ancha, unido a las técnicas de formación de pulsos permiten el control de la luz a escalada de femtosegundos. El capítulo 5 explora este control de los campos en el tiempo. Utilizando técnicas de formación de pulsos optimizamos los procesos de absorción de dos fotones en puntos cuánticos de semiconductores. Introduzco un nuevo algoritmo de optimización que nos permite utilizar como señal de retroalimentación la señal de luminiscencia de puntos cuánticos individuales.Debido al éxito en el control de todo tipo de campos ópticos, las nanoantenas basadas en resonancias de plasmones están siendo activamente investigadas en el campo de la óptica cuántica. En el capitulo 6 describo un experimento de borrado cuántico mediado por estructuras basadas en resonancias plasmónicas. Primeramente describo los detalles y sutilezas de este tipo de experimentos. Seguidamente detallo nuestros esfuerzos para reproducir resultados previos acerca de la fabricación antenas elípticas de diana que se comportan como retardados de cuarto de onda. Estos retardadores de cuarto de onda son necesarios para que el efecto de borrado cuántico pueda darse. Otro ingrediente clave de nuestro experimento es una fuente brillante de fotones entr
  
• GRAVA, STEFANO: Novel quantum interactions between light and dense atomic media
  
  Autor/a: GRAVA, STEFANO
  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: 07/09/2022
  Data de lectura: 28/10/2022
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: ICFO ¿ The Institute of Photonic Sciences - Campus Baix Llobregat - Av.Carl Friedrich Gauss, 3 08860 Castelldefels (Barcelona) - SPAIN
  Director/a de tesi: CHANG, DARRICK
  Tribunal:
       PRESIDENT: DE RIEDMATTEN, HUGUES
       SECRETARI: BARREDO GONZALEZ, DANIEL
       VOCAL: FERRIER-BARBUT, IGOR JULES
  Resum de tesi: La interfaz entre la luz y conjuntos de átomos fríos es una plataforma fundamental para explorar el mundo cuántico y para el desarrollo de las tecnologías cuánticas. Sus logros están basados en la sencilla idea de que la eficiencia de esta interfaz puede mejorar al utilizar muchos átomos. A pesar de que la interfaz entre sus constituyentes, un único átomo y un único fotón, está experimentalmente y teóricamente entendida, en cambio, la interacción entre la luz y un conjunto macroscópico de átomos inmóviles es un sistema complejo que incluye dispersiones múltiples e interacciones dipolo-dipolo entre muchos cuerpos. Para reducir esta complejidad, las teorías tradicionales tratan el medio atómico como continuo. Sin embargo, es conocido que los efectos ópticos microscópicos, causados por la granularidad de los átomos, pueden dar lugar a consecuencias importantes, sobre todo en el caso de medios densos. Estos fenómenos y sus consecuencias en la eficiencia de las aplicaciones siguen sin entenderse por completo. Para tenerlos en cuenta exactamente, el Capítulo 1 introduce un "modelo de espines" para la interaccíón luz-materia. El resto de la tesis se divide luego en tres capítulos, que impulsan nuestra comprensión de la interacción de la luz con medios atómicos densos.En el Capítulo 2 se argumenta que debido a la enorme respuesta macroscópica colectiva de un conjunto (captada correctamente por la teoría estándar), muchos de los efectos microscópicos que se han predicho también han sido difíciles de observar hasta ahora. El reto, por lo tanto, es suprimir la propagación de la luz macroscópica, para permitir que las correlaciones microscópicas se acumulen y se analicen sin ese fondo. Para resolver este problema, se presentará y demostrará una técnica para suprimir la dinámica óptica macroscópica en el espacio libre, que permite investigar con precisión los aspectos de muchos cuerpos de la interacción luz-materia. En particular, caracterizamos con precisión un efecto de desfase dipolar microscópico, que depende de la densidad, y limita la vida útil del orden de onda de espín óptico en las interfaces átomo-luz basadas en conjuntos.En el Capítulo 3 iremos más allá de los límites diluidos y de tiempo corto considerados anteriormente, para desarrollar una teoría completa de la dinámica de desfase para tiempos y densidades atómicas arbitrarias. En particular, nuestro método no-perturbativo se basa en el grupo de renormalización (RG) del desorden fuerte, para predecir cuantitativamente el papel dominante que tienen las interacciones ópticas de campo cercano entre átomos vecinos en el proceso de desfase. Estos resultados deberían aclarar los límites impuestos por las interacciones de campo cercano en los fenómenos ópticos cuánticos en medios atómicos densos e ilustrar la promesa del RG como método para tratar los fenómenos ópticos microscópicos complejos en estos sistemas.El Capítulo 4 trata de responder a la pregunta de por qué los materiales ordinarios exhiben un índice de refracción de orden uno y si la respuesta puede proceder de un argumento electrodinámico. Si bien las teorías de los libros de texto predicen valores no físicos cuando se extrapolan a densidades de sólidos, aquí evaluaremos la respuesta óptica lineal exacta de una red tridimensional de átomos de dos niveles, primero a partir de la estructura de bandas y luego a partir de una simulación numérica directa. Curiosamente, cuando se tiene en cuenta de manera exacta la dispersión múltiple de la luz, como resultado de la interferencia perfecta, se encuentra que una matriz de átomos ideal tiene un índice de refracción que crece con la densidad y, además, es real. Esto implica que un mecanismo de saturación para el índice debería provenir de las interacciones de la química cuántica que surgen en los materiales reales. La posibilidad de evitar la saturación podría dar lugar a nu
  
• TROULLINOU, CHARIKLEIA: Squeezed-ligh-enhanced magnetometry in a high density atomic vapor
  
  Autor/a: TROULLINOU, CHARIKLEIA
  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: 18/07/2022
  Data de lectura: 29/09/2022
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: ICFO ¿ The Institute of Photonic Sciences - Campus Baix Llobregat - Av.Carl Friedrich Gauss, 3 08860 Castelldefels (Barcelona) - SPAIN
  Director/a de tesi: MITCHELL, MORGAN
  Tribunal:
       PRESIDENT: SEWELL, ROBERT
       SECRETARI: NOVIKOVA, IRINA BORISOVNA
       VOCAL: VASILAKIS, GEORGIOS
  Resum de tesi: Aquesta tesi descriu la millora d¿un magnetòmetre de bombeig òptic (OPM) mitjançant l¿ús d¿es tats de llum amb incertes a comprimida (s queezed s tates ). S¿us a amplificació paramètrica per a comprimir la incertesa de la font de llum. En concret, es comprimeix la incertes a de l¿es tat de buit quàntic, com també de la polarització òptica, amb la possibilitar d¿ajustarla longitud d¿ona al voltant de la trans ició atòmica D1 de Rb. L¿OPM us a bombeig òptic Bell-Bloom de vapors d¿alta densitat (amb densitats atòmiques properes a 10^{13}) i rotació de Faraday, també al voltant de la transició atòmica D1 de Rb.L¿aparell experimental perm et canviar de mostreig amb llum coherent làser a mostreig amb llum de polarització comprimida, amb la finalitat d¿avaluar el seu impacte en la s ens itivitat del magnetòmetre.El magnetòmetre té una sensitivitat de sub-pT/Hz^{1/2} , principalment limitada per soroll quàntic; soroll de projecció de spin a baixes freqüències (<100Hz) i soroll de quantització fotònica a altes freqüències . L¿ús d¿es tats de llum amb polaritzaciócomprimida permet reduir el soroll fotònic en 2dB, limitat per la compressió disponible i les pèrdues en travessar el vapor atòmic. La supressió del soroll fotònic augmenta l¿amplada de banda del s is tema amb l¿avantatge de no perdre sensitivitat a cap banda de freqüència. Els res ultats experimentals confirm en l¿es perada s upres s i ó de retroalimentació de soroll en magnetòmetres de Bell-Bloom.La tesi també estudia el model teòric darrere les dinàmiques de spin en un agnetòmetre de tipus Bell-Bloom. El model descriu la combinació de les dinàmiques de spin i de la polarització òptica mitjançant equacions de Bloch forcades estocàsticament i amb termes de soroll de detecció. Es treballa en el límit pertorbatiu on mitjançant mètodes de Fourier s ¿obtenen expres s ions analítiques de la resposta en freqüència del magnetòmetre, dels sorolls de projecció de spin i del soroll de quantització fotònica. El rol de la retroalimentació de soroll també s ¿extrau d¿aques t model. En concret, s ¿observa que la compressió en polarització redueix el soroll en els paràmetres de Stokes detectats, mentre els paràmetres de spin no mesurats experimenten una expansió de la seva incertesa (anti-squeezing).La tesi estudia magnetòmetres òptics de llum amb incertesa comprimida per a densitats entre 2.18 10^{12} àtoms/cm3 i 1.13 10^{13} àtoms /cm ^3. Es mes uren l¿amplitud de s enyal, l¿es pectre de s oroll i l¿amplada de la res s on ància magnètica enfunció de la densitat atòmica, per a un bombeig òptic constant i per a ambdós tipus de mostreig òptic (llum coherent i llum de polarització comprimida). A continuació, es calculen els es pectres de s oroll equivalents . En la part d¿es pectre on dominael soroll de quantització fotònica, s ¿observa que l¿ús de llum de polarització comprimida millora la sensitivitat del magnetòmetre al llarg de tot el rang de densitats atòmics. En concret, la sensitivitat del magnetòmetre amb mostreig coherent és òptima per a n ~ 6 10^{12} àtoms /cm ^3 i es demos tra una millora amb l¿ús de mostreig amb llum comprimida.Es conclou amb una discussió s obre l¿efecte de compressions m és severes en la sensitivitat del magnetòmetre. Mitjançant el model teòric s¿es tima la millora en la sensitivitat per a compressions de 2 dB, 5.6 dB i compressió perfecta a l'entrada delmedi atòmic.
  

Darrera actualització: 24/09/2022 04:45:16.

Llistat de tesis en dipòsit

• JIMÉNEZ MACHADO, GERARD: Fundamentals of nonlinear interferometers and its use for optical coherence tomography
  
  Autor/a: JIMÉNEZ MACHADO, GERARD
  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: 20/09/2022
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: PEREZ TORRES, JUAN
  Tribunal:
       PRESIDENT: PRUNERI, VALERIO
       SECRETARI: ALONSO GONZALEZ, MIGUEL ANGEL
       VOCAL: GRÄFE, MARKUS
  Resum de tesi: Aquesta tesi, majoritàriament experimental, està basada en dos pilars fonamentals: els interferòmetres nolineals i la Tomografia de Coherència Òptica (OCT). Els interferòmetres nolineals són un tipus d'interferòmetres en els que tenen lloc fenòmens no-clàssics generats per la presència d'elements nolineals, com amplificadors òptics paramètrics i cristalls de conversió paramètrica descendent. OCT és una tècnica interferomètrica no-invasiva per obtenir imatges 3D amb alta resolució axial d'una gran varietat de mostres. La primera contribució original d'aquesta tesi és un esquema experimental que combina dues idees: un esquema d'OCT basat en un interferòmetre nolineal. En aquesta nova proposta, la reflectivitat de la mostra es tradueix en una pèrdua de coherència entre dos feixos de llum, que és la quantitat mesurada. A més a més, permet il·luminar la mostra amb una longitud d'ona diferent a la mesurada. D'aquesta manera, podem guanyar penetració a la mostra mentre utilitzem llum a la longitud d'ona òptima per la detecció. En aquest sentit, presentem i implementem dues configuracions experimentals diferents. La primera es tracta d'un interferòmetre nolineal basat en el concepte de coherència induïda, o també anomenat interferòmetre de Mandel, que opera en el règim de baix guany de conversió paramètrica descendent. Els resultats presentats constitueixen una prova del principi de funcionament, que poden suposar noves aplicacions per OCT, però no estan enfocats a substituir els sistemes convencionals d'OCT. El segon esquema d'OCT que proposem millora algunes de les limitacions de l'anterior proposta. Es tracta d'un SU(1,1), o interferòmetre de Yurke, que opera en el règim d'alt guany de conversió paramètrica descendent. A més d'aprofitar les característiques beneficioses d'aquests nous esquemes, també permet obtenir valors de potència i resolució axial comparables als dels sistemes d'OCT tradicionals. La segona contribució original d'aquesta tesi està relacionada amb aspectes fonamentals que estan rere els interferòmetres nolineals. Presentem dos experiments que estudien dos conceptes importants que expliquen la idea de coherència induïda: la distingibilitat quàntica i l'amplificació paramètrica (o emissió estimulada). En el primer experiment proposem una nova mesura de la distingibilitat quàntica i derivem una relació entre la distingibilitat i la coherència. En el segon experiment, contribuïm al debat vigent sobre el rol de la distingibilitat quàntica i l'emissió estimulada per explicar el concepte de la coherència induïda. Finalment, presentem les bases teòriques d'un nou esquema per obtenir informació espacial d'una mostra utilitzant un interferòmetre nolineal, basat en la projecció dels fotons en uns modes espacials de llum concrets. Anomenen aquesta nova proposta espectroscòpia espacial, i no requereix un escaneig físic-mecànic de la mostra. Demostrem la viabilitat de la tècnica amb un exemple senzill. Aquesta última contribució constitueix una proposta de futur a realitzar amb els interferòmetres nolineals, evidenciant la seva gran versatilitat i potencials aplicaciones en noves àrees.
  

Darrera actualització: 24/09/2022 04:30:26.

Llistat de tesis defensades per any

• BERNARDELLO, MATTEO: Development of novel multimodal light-sheet fluorescence microscopes for in-vivo imaging of vertebrate organisms
  
  Autor/a: BERNARDELLO, MATTEO
  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 lectura: 14/06/2022
  Director/a de tesi: LOZA ALVAREZ, PABLO | GUALDA MANZANO, EMILIO JOSE
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: LORENZO, CORINNE
       SECRETARI: KRIEG, MICHAEL
       VOCAL: GONÇALVES MARTINS, GABRIEL JOSÉ
  Resum de tesi: La observación de los procesos biológicos en su entorno es de vital importancia para las ciencias de la vida. Si bien se puede derivar información sustancial desde muestras biológicas in-vitro, los estudios in-vivo son necesarios para revelar la complejidad de la dinámica que ocurre, en tiempo real, dentro de un organismo vivo. Entre las posibles elecciones de modelos biológicos, los vertebrados representan una familia importante debido a las diversas características que comparten con el organismo humano. El desarrollo de un embrión, la interacción entre el sistema inmunitario y los patógenos, el efecto de un fármaco y las actividades celulares son ejemplos de aplicaciones que requieren observaciones in-vivo en modelos de vertebrados, como el pez cebra y el ratón.La microscopía de fluorescencia es uno de los principales métodos mediante los cuales se pueden grabar imágenes, de alto contraste, de estructuras biológicas específicas. Utilizando microinyecciones o líneas transgénicas, es posible inducir una expresión de proteínas fluorescentes en la muestra y entonces puede ser observada a través de dichos microscopios. Existen varias técnicas de microscopía de fluorescencia, entre ellas las más utilizadas son la microscopía ¿widefield¿ (WM) y la microscopía ¿confocal¿ (LSCM). En WM, una sola imagen en 2D representa el volumen entero de la muestra, por lo cual la información de profundidad se pierde. Por otro lado, LSCM puede recuperar la información en 3D con algunas limitaciones como la fototoxicidad y una velocidad de generación de las imágenes limitada.En las últimas dos décadas, la microscopía de fluorescencia de hoja de luz (LSFM) surgió como técnica que ofrece imágenes de manera rápidas y en 3D, y que al mismo tiempo minimiza los daños colaterales de la muestra. Sin embargo, debido a la geometría de los componentes del microscopio, las configuraciones de LSFM normalmente se optimizan para una sola aplicación. Además, la gestión de las muestras no es trivial, ya que controlar su posición y mantenerlas vivas durante largos periodos de tiempo dentro del microscopio requiere una atención especifica.En esta tesis, me propuse mejorar la versatilidad que LSFM puede ofrecer, con especial atención a la gestión de muestras vivas. La conjugación de estos aspectos permitió nuevas observaciones y nuevas aplicaciones en vertebrados vivos.En el Capítulo 1, se presenta un breve resumen de los conceptos empleados dentro de esta tesis, señalando también los principales desafíos que la tesis pretende resolver.En el Capítulo 2, se presenta un nuevo diseño para un LSFM multimodal, que permite realizar diferentes experimentos con el mismo instrumento. Los estudios de High-Throughput se beneficiarían de este diseño, ya que conjuga la necesidad de un montaje rápido y reproducible de varias muestras con las ventajas de LSFM. Además, a partir de este diseño, también se ha desarrollado un otro microscopio LSFM transportable.Con estos sistemas, se estudió la dinámica de la red de microtúbulos en embriones de pez cebra, describiendo características nuevas y acentuando la importancia de los experimentos in-vivo para obtener una visión completa de la muestra. Esto se describe en el Capítulo 3.Para realizar otras aplicaciones, como la observación de la dinámica de macrófagos en el pez cebra y del desarrollo de embriones de ratón, descritas en el Capítulo 4, se establecieron protocolos de montaje específicos para las muestras, manteniéndolas vivas durante las sesiones experimentales.En el Capítulo 5, se describe otro sistema LSFM, que permite extender los estudios de microscopía de moléculas individuales (SMM), normalmente realizados en cultivos de células, a núcleos de embriones de pez cebra vivos, que recrean mejor el entorno natural de los procesos biológicos.Finalmente, el Capítulo 6 recapitula las conclusiones, los impactos, las integraciones futuras y lo
  

• BIANCHET, LORENA CECILIA: A versatile system for the study of light-matter interactions at the level of individual particles
  
  Autor/a: BIANCHET, LORENA CECILIA
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/673737
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 25/02/2022
  Director/a de tesi: MITCHELL, MORGAN
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: BARREDO GONZALEZ, DANIEL
       SECRETARI: CHANG, DARRICK
       VOCAL: KAISER, ROBIN PIERRE LÉON
  Resum de tesi: En esta tesis, una trampa de átomos individuales en una geometría de "Cruz de Malta" (MCG, por sus siglas en ingl és) fuediseñada, construída y caracterizada. Una trampa MCG usa cuatro lentes en vacío para lograr coupling óptico de granapertura numérica en cuatro direcciones de átomos individuales y pequeños arreglos de átomos.Aquí, se describen los conocimientos teóricos, el diseño y los métodos experimentales usados para atrapar y enfriarátomos en una geometría MCG optimizada para alcanzar una alta eficiencia de acoplamiento. Tambi én caracterizamos laspropiedades resultantes de la trampa y de los átomos atrapados. Con este fin, se han medido ocupaci ón, tasa de carga,tiempo de vida, temperatura, fluorescencia, anti-bunching y frecuencias de la trampa utilizando los mejores m étodosactuales. También reportamos otro uso del control optico y acoplamiento que la geometr ía MCG ofrece: utilizamos las doslentes en la dirección de la trampa para producir una red óptica de átomos 1D, cuyos sitios se llenan y se vacían de formaestocástica por el proceso de carga de la trampa. Las dos lentes ortogonales a la direcci ón de la trampa son usadas paramedir la imagen y para colectar la fluorescencia en una fibra monomodo. La correlaci ón entre la colección de la fibra y lasimágenes capturadas son entonces utilizadas para mapear la eficiencia de la colecci ón de la fibra monomodo. Observamosque las características de la trampa son comparables con aquellas reportadas por otras trampas de átomos individualescon una o dos lentes en el sistema óptico. Esto muestra que alta eficiencia de acoplamiento en cuatro direcciones puedelograrse con solo un poco de reducción en el rendimiento de al trampa. Finalmente, concluimos con los planes a futurocercano del experimento.
  

• CASTILLA GÓMEZ, MANUEL SEBASTIÁN: Photodetectors based on graphene pn-junctions for mid-infrared and terahertz range
  
  Autor/a: CASTILLA GÓMEZ, MANUEL SEBASTIÁN
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/674017
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 31/01/2022
  Director/a de tesi: KOPPENS, FRANK
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: SCALARI, GIACOMO
       SECRETARI: PRUNERI, VALERIO
       VOCAL: TREDICUCCI, ALESSANDRO
  Resum de tesi: La luz de longitudes de onda largas consiste en el rango de infrarojo y terahercio (THz) del espectro. Este rango de longitud de ondas oscila entre los valores de 1 µm a 1 mm. En esta frecuencias, muchas aplicaciones pueden ser exploradas como por ejemplo las cámaras térmicas, monitorización de temperatura, visión nocturna, etc. Además, las vibraciones moleculares de muchos materiales oscilan en este rango de energías. Estas resonancias son utilizadas como huellas dactilares para la identificación de compuestos utilizando la espectroscopía molecular. También, la luz de terahercio juega un papel importante en el sector de seguridad. Esto se debe a que en estas frecuencias se puede conseguir una mayor resolución de imagen en comparación a las ondas milimétricas que son utilizadas mayoritariamente en los aeropuertos. A pesar de todo este potencial para diferentes sectores, la tecnología basada en luz de longitudes de onda largas sigue sin ser explotada del todo. Una de las razones es por la falta de equipos eficaces como por ejemplo las fuentes de luz, moduladores, detectores, sensores, etc. En particular, los detectores que se comercializan actualmente presentan limitaciones significativas como la temperatura de operación,velocidad, sensitividad, rango dinámico, ancho de banda de frecuencias, compatibilidad con CMOS, tamaño, etc. La investigación exhaustiva durante los últimos años en grafeno y otro materiales bidimensionales (2D) ha abierto nuevas posibilidades de nuevas interacciones entre materia y luz que podría contribuir para la nueva generación de fotodetectores y sensores debido a las ventajas de estos materiales respecto a los semiconductores convencionales.En esta tesis nos enfocaremos en el desarrollo de plataformas novedosos en fotodección en el infrarrojo medio, largo y en el rango de terahercio. Estas plataformas están basadas en junciones pn de grafeno integradas con nanoestructuras metálicas y materiales 2D hiperbólicos. Hemos integrado satisfactoriamente una antena con una junción pn de grafeno para una detección sensitividad alta y rápida de terahercio. Este fotodetector novedoso de terahercio utiliza eficientemente el efecto fototermoeléctrico, el cual esta basado en un diseño que emplea una antena con un nanogap que a su vez actúa como doble puerta. También hemos demostrado que este novedoso detector realiza un gran desempeño, consiguiendo una combinación de aspectos a destacar que actualmente no se encuentran en los detectores en literatura. Además. superamos el mayor desafío de los detectores de infrarrojo, el cual consiste en dirigir este tipo de luz en la nanoescala hacia el área activa del detector y convertirla en una señal eléctrica. Conseguimos esto mediante una acoplación eficiente de una antena plasmónica con los fonones polaritones hiperbólicos (HPPs) para concentrar altamente la luz infrarroja media a una junción pn de grafeno. Utilizamos una antenna "bowtie" metálica y unas puertas resonantes con forma de H que además de concentrar la luz en su nanogap, sus resonancias plasmónicas solapan espectralmente con la banda reststrahlen (RB) superior del hBN (6-7 µm). Esto induce a que se puedan excitar eficientemente los HPPs y se guian hacia la área activa del fotodetector mediante intereferencias constructivas. Más aún, hemos demostrado en la espectroscopía de fotocorriente en el infrarrojo medio y largo mediante la deteción eléctrica de polaritones 2D. Hemos combinado en una sola plataforma el material plasmónico que a su vez actúa como el fotodetector. Hemos identificado picos en el espectro de fotocorriente que evoluciona a medida que aumentamos el potencial de puerta, lo cual es una insignia de una resonancia polaritónica. Finalmente, investigamos la deteción eléctrica de vibraciones moleculares acopladas a HPPs en hBN. Hemos detectado esta fuerte interacción de luz y materia mediante una junción pn de grafeno que esta próxima a este
  

• DESHMUKH, CHETAN: Detection of a single erbium ion in a nanoparticle
  
  Autor/a: DESHMUKH, CHETAN
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/674380
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 29/04/2022
  Director/a de tesi: DE RIEDMATTEN, HUGUES
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: NORTHUP, TRACY ELEANOR
       SECRETARI: TARRUELL, LETICIA
       VOCAL: SIMON, CHRISTOPH
  Resum de tesi: La codificación de la información en las propiedades mecánico-cuánticas de un sistema puede dar lugar a aplicaciones en muchos campos, como la informática y la comunicación. Podemos imaginar que los dispositivos que permitan estas aplicaciones formen parte de una red cuántica en el futuro. Las redes cuánticas pueden implementarse utilizando nodos que tengan la capacidad de generar y almacenar el entrelazamiento de forma eficiente durante largos periodos de tiempo, así como de procesar la información cuántica. Los nodos también necesitan una interfaz con fotones, ya que estos pueden transportar fielmente la información a largas distancias. Los iones individuales de tierras raras dopados en cristales ofrecen todas estas capacidades. El objetivo principal de esta tesis fue detectar un ion individual de erbio, que opera en la longitud de onda de las telecomunicaciones, e investigar su viabilidad como interfaz espín-fotón.La detección de un ion individual de erbio es un reto debido a su baja tasa de emisión, pero esta puede mejorarse mediante el acoplamiento a una cavidad óptica, debido al efecto Purcell. En esta tesis, utilizamos iones de erbio dopados en nanopartículas, lo que facilita su integración a cavidades con volúmenes de modo pequeños. Además, las nanopartículas proporcionan el confinamiento necesario para manipular bits cuánticos de iones individuales cercanos espacialmente, lo cual es necesario para construir puertas cuánticas dipolares. Por ello, estudiamos primero las propiedades de coherencia óptica de las nanopartículas de Er:Y2O3 a temperaturas criogénicas. Identificamos los mecanismos limitantes e identificamos las vías de mejora en el futuro. También estudiamos las propiedades de coherencia óptica y de espín de Pr:Y2O3, que es una alternativa prometedora al erbio.Las microcavidades basadas en fibra pueden alcanzar elevados factores de Purcell, ya que pueden lograr simultáneamente una gran finura y un pequeño volumen de modo. También son idóneas para ser acopladas a nanopartículas debido a su capacidad para ajustar la frecuencia de resonancia. Sin embargo, estabilizar una cavidad de este tipo en un entorno criogénico es un reto. Primero, describimos la construcción de un sistema personalizado que nos permitió estabilizar la cavidad mientras se acoplaba a una nanopartícula adecuada. Utilizando la primera iteración de esta configuración, informamos sobre el acoplamiento de nanopartículas de Er:Y2O3 a una microcavidad de alta precisión basada en fibra. Conseguimos un factor Purcell medio de 14 para un pequeño conjunto de iones, mientras que un pequeño subconjunto de iones mostró un factor Purcell de hasta 70. Explicamos el comportamiento de decaimiento multiexponencial obtenido utilizando un modelo detallado. Además, demostramos el control dinámico de la emisión potenciada por el efecto Purcell ajustando la resonancia de la cavidad en una escala de tiempo más rápida que la tasa de emisión espontánea de los iones. Esto nos permitió extraer el tiempo de vida natural de los iones, así como moldear la forma de onda de los fotones emitidos.Para el experimento final, operamos la segunda iteración de la configuración, que mejoró nuestra sensibilidad a los iones individuales de erbio en más de un factor 50. Esto nos permitió demostrar la primera detección de un ion de erbio en una nanopartícula. El ión presentó un factor Purcell de 60, lo que da un tiempo de vida realzado por la cavidad de 225 us, y un ancho de línea homogéneo de 380 MHz. Los recuentos recibidos del ion mostraron una clara saturación y la medida de autocorrelación de segundo orden de los fotones emitidos resultó en 0,59, que se reduce a 0,29 tras la sustracción de fondo. Esto es una fuerte evidencia de que los fotones son emitidos por un ion individual de erbio. Nuestro trabajo abre el camino para explorar los iones individuales de tierras raras dopados en nanopartículas como int
  

• ELU ETXANO, UGAITZ: High-peak-power mid-infrared OPCPAs for extreme nonlinear photonics
  
  Autor/a: ELU ETXANO, UGAITZ
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/674345
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 03/05/2022
  Director/a de tesi: BIEGERT, JENS
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: CHALUS, OLIVIER
       SECRETARI: EBRAHIM-ZADEH, MAJID
       VOCAL: NOVOA FERNÁNDEZ, DAVID
  Resum de tesi: En las últimas décadas, el interés por desarrollar fuentes coherentes de luz intensas en el infrarrojo medio que emiten pulsos ultrarrápidos con fase de portador a envolvente (CEP por sus siglas en inglés) estable ha aumentado significativamente debido a su variada utilidad en aplicaciones como física, química y biología. En particular, esas fuentes de infrarrojo medio son de gran interés para aplicaciones espectroscópicas de banda ancha, estudios en física de estado sólido, física de campos electromagnéticos intensos y ciencia de attosegundos. Por un lado, las fuentes de infrarrojo medio coherentes de banda ancha son capaces de reemplazar las técnicas de mediciones estándares que consumen mucho tiempo. Por otro lado, las fuentes de infrarrojo medio de ciclo casi único, CEP-estables y de altas energías son claves en la física de campos electromagnéticos intensos y la attociencia.No obstante, la implementación de tales fuentes de infrarrojo medio sigue siendo un desafío debido a la falta de instrumentos de caracterización temporal, espectral y espacial manejables, recubrimientos de reflexión / transmisión eficientes y asequibles, y ópticas de compensación de dispersión eficientes comercialmente accesibles. Además, la ausencia de materiales activos de láser adecuados, refuerza los métodos basados en óptica no lineal. Un enfoque para superar las limitaciones actuales y desarrollar sistemas de infrarrojo medio ultrarrápidos intensos es utilizar un láser de infrarrojo cercano de altas potencias comercialmente accesible y combinarlo con procesos ópticos no lineales de segundo orden como el proceso de amplificación paramétrica óptica (OPA por sus siglas en inglés) o el proceso de amplificación óptica paramétrica de pulsos dispersados (OPCPA por sus siglas en inglés). El método de OPCPA puede ser esencial para evitar daños a los cristales, personalizar el espectro amplificado o para utilizarlo con láseres de picosegundos. En esta tesis se demuestra el desarrollo del sistema OPCPA de infrarrojo medio de altas potencias de 160 kHz y la generación de pulsos únicos de 3,2 µm con duraciones que rozan un único ciclo óptico con potencias de hasta 3,9 GW. La combinación de tener estabilidad intrínseca de CEP con la duración de un único ciclo óptico y las altas energías demostradas hacen que este sistema sea clave para producir radiación ultrarrápida en el régimen de rayos X de kiloelectronvoltios.Además, se propone la implementación de un nuevo cristal con propiedades ópticas no lineales únicas llamado BGGSe para la generación eficiente de radiación infrarroja de banda ancha. Experimentalmente se presenta una fuente de banda ultraancha producida utilizando el cristal BGGSe combinado con una exclusiva fibra de cristal fotónico antirreflejante-resonante (ARR-PCF por sus siglas en inglés) que permite personalizar la compresión de nuestros pulsos de 3,2 µm a 160 kHz. Usando el cristal BGGSe y el ARR-PCF, demostramos la generación de luz coherente que se expande hasta siete octavas de espectro, desde el régimen UV hasta el THz.El segundo sistema de infrarrojo medio presentado en esta tesis es el OPCPA de 7 µm de altas energías operada a 100 Hz desarrollada para generar rayos X duros con energías de varios kiloelectrones-voltios. El desarrollo de este segundo sistema OPCPA centrado en 7 µm supera los desafíos considerables que aparecen en el régimen del infrarrojo medio. Esta tesis demuestra la amplificación de estos pulsos del infrarrojo medio a 750 µJ y la re-compresión de manera eficiente a 188 fs.Esta tesis destaca los resultados obtenidos en el superconductor de altas temperaturas YBCO, donde se demuestra una mejora exponencial de los armónicos generados por debajo de la temperatura crítica a 90 K.Todas estas demostraciones hacen de estos sistemas una tecnología clave para los próximos estudios en física del estado sólido, fotónica no lineal extrema,
  

• FRÖLIAN, ANIKA: Simulating a topological gauge theory in a Raman-dressed Bose-Einstein condensate
  
  Autor/a: FRÖLIAN, ANIKA
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/674221
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 26/04/2022
  Director/a de tesi: TARRUELL, LETICIA
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: ÖHBERG, PATRIK JAN PETER
       SECRETARI: DE RIEDMATTEN, HUGUES
       VOCAL: BEUGNON, JÉRÔME CHRISTOPHE
  Resum de tesi: Los gases cuánticos ultrafríos constituyen una herramienta poderosa y vers átil para explorar experimentalmente la física cuántica de muchos cuerpos. Esta tesis presenta una contribución original a la simulación cuántica de las teorías gauge con átomos ultrafríos, que se ha convertido en un floreciente campo de investigación durante los últimos años. Las teorías gauge constituyen la base de nuestra comprensión moderna de la naturaleza, con aplicaciones que van desde la física de alta energía hasta la de materia condensada. Una subclase formada por las teorías gauge topológicas desempeña un papel clave en la descripción efectiva de ciertos materiales fuertemente correlacionados. Un ejemplo importante es el efecto Hall cuántico fraccionario, en el que la teoría topológica de Chern-Simons puede proporcionar una descripción efectiva de una sola partícula para algunos de los factores de relleno. Un modelo más sencillo que ya proporciona acceso a las propiedades clave de las teorías gauge topológicas es la teoría BF quiral unidimensional obtenida a partir de la teoría de Chern-Simons tras la reducción dimensional. Esta tesis reporta sobre la simulación cuántica de la teoría BF quiral en un gas ultrafrío de átomos bosónicos de potasio, estableciendo los gases cuánticos ultrafríos como un recurso para la simulación cuántica de teorías gauge topológicas. Como primer paso, establecemos el marco teórico necesario para la simulación cuántica de la teoría BF quiral. Comenzamos derivando un Hamiltoniano codificado para esta teoría gauge en la que los grados de libertad gauge se eliminan a través de la restricción de simetría local. La codificación da como resultado un sistema con sólo partículas de materia que tienen interacciones quirales locales pero no convencionales. Continuamos mostrando que estas interacciones quirales pueden realizarse en un condensado de Bose-Einstein (BEC) con acoplamiento Raman y con interacciones desequilibradas, derivando un Hamiltoniano efectivo de una solo componente desde una visión microscópica en el espacio de momentos. Posteriormente, presentamos la implementación de los diferentes ingredientes necesarios para realizar la teoría BF quiral en nuestro experimento. En una primera serie de experimentos, estudiamos los efectos del acoplamiento coherente sobre las propiedades colisionales efectivas del sistema. Para ello, empleamos radiofrecuencia para acoplar dos estados internos con interacci ón desigual en un condensado de potasio-39. Medimos la longitud de dispersión efectiva del sistema en función de los parámetros del campo de acoplamiento. Además, utilizamos el acoplamiento coherente como herramienta de control de la interacci ón y cambiamos súbitamente las interacciones efectivas desde valores repulsivos hasta atractivos. Posteriormente, pasamos a la implementación del acoplamiento Raman y caracterizamos las modificaciones en la dispersi ón de los átomos con acoplamiento Raman a nivel de una sola partícula. Finalmente, demostramos la realización de la teoría BF quiral combinando el acoplamiento Raman y las interacciones desequilibradas en un BEC de potasio-39. Investigamos las interacciones quirales que surgen en el sistema y observamos la formación de solitones brillantes quirales que se disuelven en cuanto se invierte su dirección de propagación. Además, utilizamos la restricción de simetría local de la teoría para revelar el campo eléctrico BF a través de mediciones en el campo de la materia solamente, y mostramos que conlleva a una expansión asimétrica del condensado. Nuestros experimentos establecen las interacciones quirales como un recurso novedoso para los experimentos de simulación cuántica y establecen las bases para la implementación de teorías gauge topológicas en dimensiones superiores con átomos ultrafríos.
  

• HUSSAIN, RUBAIYA: Detection of particles, bacteria and viruses using consumer optoelectronic components
  
  Autor/a: HUSSAIN, RUBAIYA
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/675065
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 01/07/2022
  Director/a de tesi: PRUNERI, VALERIO
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: KERSAUDY-KERHOAS, MAÏWENN
       SECRETARI: EBRAHIM-ZADEH, MAJID
       VOCAL: MANNELLI, ILARIA
  Resum de tesi: El objetivo de esta tesis es el diseño, desarrollo y validación de dos nuevos sensores fotónicos para la detección y caracterización de muestras industriales y biológicas. El primero es un PSA en configuración de haz colimado que usa un innovador filtro espacial angular y una cámara electrónica similar a la usada en móviles. El pequeño factor de tamaño del filtro angular espacial permite la detección de la luz difusa de las partículas hasta ángulos discretos predefinidos. A partir del uso de imágenes difusas angularmente resueltas obtenidas por la cámara, un algoritmo de aprendizaje automático, machine learning (ML) en inglés, puede predecir la mediana del diámetro del volumen de las partículas. Nuestro sistema ha conseguido un error absoluto medio porcentual de solamente un 0.72% para partículas esféricas en disoluciones con tamaños superiores a 10 µm y concentraciones de hasta 40 mg mL-1. En comparación a sistemas tradicionales de difracción láser, el propuesto PSA es un orden de magnitud más pequeño en tamaño, peso y coste, y ofrece un enfoque prometedor para la supervisión online de procesos industriales.Dado que la difusión de luz depende de más factores aparte del tamaño de la partícula, incluyendo la forma, el contraste del índice de refracción y la suspensión de la concentración, el PSA también puede ser empleado en aplicaciones biológicas. Con este objetivo, la segunda parte de la tesis busca optimizar el PSA para la medida de partículas pequeñas (< 10 µm) como microorganismos. Los resultados demuestran que el PSA modificado en combinación con ML es capaz de clasificar con exactitud diferentes tipos de bacterias (Escherichia coli y Enterococcus sp.) y diferéncialas de partículas de silicio con tamaños similares, con una precisión del 89%. Además, puede detectar una concentración de bacterias en agua con un límite de detección (LOD en inglés) de aproximadamente 105 células mL-1.La parte final de tesis está dedicada al desarrollo de un biosensor óptico de bajo coste y portátil para la detección especifica de partículas más pequeñas que bacterias, como virus (< 1 µm). El sistema propuesto, el cual hemos llamado flow virometry reader (FVR), es una modificación de un citómetro de flujo y se basa en la medida de emisiones de luz provenientes de anticuerpos fluorescentes que son unidos a partículas virales específicas. Con este dispositivo se puede conseguir un LOD de 3,834 copias mL-1 para el SARS-CoV-2 en saliva. El FVR ha sido validado clínicamente usando 54 muestras de saliva en un test a ciegas, con una sensibilidad y especificidad del 91.2% y 90%, respectivamente. Estos hallazgos sugieren que el FVR tiene el potencial de ser una alternativa viable a los métodos de diagnóstico actuales en escenarios de pandemias, pues es rápido (< 30 min) y menos costoso que los test por PCR, mientras que es más sensible que los actuales test de antígenos para COVID-19. Las tecnologías de detección fotónicas desarrolladas en esta tesis muestran un potencial significativo para su uso en un amplio rango de aplicaciones, incluyendo:¿ contaminación de aire por partículas, causantes de problemas cardiovasculares y respiratorios¿ contaminación de agua por partículas, el cual afecta a ecosistemas como ríos, lagos y océanos¿ recuento total de bacterias en aguas de baño o ambientales¿ pandemias víricas.Estas tecnologías son particularmente atractivas en países con recursos limitados, dado sus simples diseños, portabilidad, el poco tiempo de espera para obtener resultados y asequibilidad, así como el hecho de que estos no requieren un laboratorio especializado o un personal cualificado para operar con ellas.
  

• JULIÀ FARRÉ, SERGI: Controlling interactions in quantum materials: from a microscopic description to quantum simulation
  
  Autor/a: JULIÀ FARRÉ, SERGI
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/674801
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 28/06/2022
  Director/a de tesi: LEWENSTEIN, MACIEJ | DAUPHIN, ALEXANDRE
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: WEITENBERG, CHRISTOF
       SECRETARI: ASTRAKHARCHIK, GRIGORI
       VOCAL: BERMÚDEZ CARBALLO, ALEJANDRO
  Resum de tesi: Les últimes dècades han presenciat grans avenços tècnics en tots els camps de la física quàntica, com en física de l'estat sòlid, o en física atòmica, molecular i òptica, els quals han permès controlar materials a escala microscòpica amb alta precisió. Aquests avenços obren la porta a l'estudi de fenòmens complexos de diverses partícules en materials quàntics, els quals no poden ser explicats de manera simple a partir del comportament individual de cadascuna d'aquestes partícules. En aquest sentit, les interaccions en sistemes quàntics de vàries partícules poden donar lloc a una física més rica en comparació amb el cas sense interaccions, ja que aquestes estan profundament connectades amb la ruptura espontània de simetria, correlacions quàntiques com l'entrellaçament, i alguns fenòmens col·lectius.Per una banda, una de les motivacions per estudiar aquests sistemes amb interaccions ve donada per la possibilitat de sintetitzar-los al laboratori, per exemple amb àtoms freds en xarxes òptiques. Aquesta plataforma pot ser emprada com a simulador quàntic de sistemes que al llarg del segle passat eren considerats models purament teòrics, com és el cas dels aïllants topològics: materials caracteritzats per un invariant global topològic, el qual dona lloc a estats de superfície protegits. Tot i que de moment els experiments s'han enfocat a simular aïllants topològics sense interaccions, aquestes també es poden estudiar experimentalment amb les tècniques més avançades. En aquest context, el primer objectiu d'aquesta tesi és investigar nous fenòmens en aïllants topològics generats a través d'interaccions. En una dimensió, descobrim la naturalesa topològica de cadenes d'electrons amb interaccions frustrades, que podrien ser simulades amb gasos dipolars. En dues dimensions, ens centrem en l'estudi d'aïllants topològics de tipus Mott, pels quals proposem una implementació experimental basada en àtoms de Rydberg parcialment excitats, i mostrem que, degut a les interaccions inherents a aquest tipus de fases, aquestes poden presentar propietats espacials interessants entrellaçades amb la topologia.Per altra banda, hi ha alguns casos paradigmàtics, com el dels superconductors a altes temperatures, en què per explicar resultats experimentals exòtics és necessari trobar un model microscòpic en un marc de diverses partícules amb interaccions. En el cas particular dels superconductors a altes temperatures, la seva composició complexa i el desconeixement de la forma de les interaccions internes fan difícil caracteritzar el seu diagrama de fases: més enllà de la fase superconductora, aquests materials també presenten altres fases interessants com la del metall estrany o la fase de pseudogap. En aquest cas, el segon objectiu d'aquesta tesi és entendre millor la física de la fase de pseudogap dels cuprates, una família de de materials superconductors a altes temperatures. Amb aquesta finalitat, estudiem numèricament l'efecte d'interaccions electró-fonó, dins d'una modelització Hamiltoniana del sistema. Mostrem que, quan és té en compte la interrelació entre interaccions electró-fonó i electró-electró de manera adequada, es poden reproduir de forma numèrica les principals propietats experimentals de la fase de pseudogap.Finalment, l'estudi d'efectes col·lectius causats per interaccions també és necessari per analitzar els avantatges quàntics que s'han predit de manera teòrica en alguns sistemes. En concret, les interaccions entre diverses partícules i l'entrellaçament quàntic són considerats com a recursos per les màquines termodinàmiques quàntiques: dispositius que s'encarreguen de realitzar tasques com refrigerar, convertir calor en treball, o emmagatzemar energia. En aquesta direcció, el tercer objectiu d'aquesta tesi és estudiar els límits fonamentals imposats per la mecànica quàntica als efectes col·lectius de càrrega en sistemes emprats per
  

• KEARY, SARAH: Spatiotemporal organisation of protein nanoclusters in adhesion complexes
  
  Autor/a: KEARY, SARAH
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/674034
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 28/02/2022
  Director/a de tesi: GARCÍA PARAJO, MARÍA | CAMPELO AUBARELL, FELIX
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: BRASSELET, SOPHIE
       SECRETARI: KRIEG, MICHAEL
       VOCAL: ROCA-CUSACHS SOULERE, PERE
  Resum de tesi: El objetivo de esta tesis ha sido contribuir a la comprensión de la organización lateral a nanoescala de proteínas clave en complejos de adhesión. Para ello, usamos la microscopía de superresolución STORM, para visualizar con resolución espacial nanométrica la organización lateral de cinco proteínas del complejo de adhesión: dos integrinas, a5ß1 y avß3, y las proteínas adaptadoras: paxilin, talin y vinculin.En primer lugar, establecimos que estas proteínas forman nanoagregados de ~50 nm tamaño en las cinco proteínas. Curiosamente, su tamaño y número de localizaciones son similares, independientemente de su localización en la membrana, es decir, tanto en FA y fAs, así como fuera de las adhesiones, manteniéndose constantes durante diferentes tiempos de siembra celular. Estos resultados sugieren que la nanoagregación constituye un mecanismo general de organización de proteínas de adhesión, constituyendo nanocentros de actividad funcional. Además, revelamos un aumento en la densidad de los agregados de a5ß1 y avß3 en células extendidas por 24 h en comparación con 90 min, mientras que la densidad de agregados de las proteínas adaptadoras se mantuvo constante. Esta disparidad en densidades indica que solo una fracción de las integrinas interacciona con sus adaptadores, consistente con estados dinámicos de activación-desactivación de las integrinas.También nos enfocamos en mapear la distribución de estos nanoagregados, midiendo la distancia entre agregados más corta entre grupos de la misma proteína, y luego, considerando la distancia más corta entre grupos de diferentes proteínas. Encontramos una clara segregación física de agregados de la misma proteína alrededor de ~55 nm, que se establece temprano después de la siembra celular para a5ß1 y sus adaptadores, y se mantiene hasta 24 h. Curiosamente, los agregados de avß3 exhibieron una distribución más aleatoria en tiempos tempranos de siembra, alcanzando progresivamente una segregación lateral similar a 24 h. Acompañada a esta segregación lateral, observamos un enriquecimiento de todas las proteínas a distancias entre 100¿200 nm. Nuestras observaciones son consistentes con la existencia de un espaciado de distancia crítico entre las integrinas necesarias para apoyar la adhesión y estabilizar las adhesiones focales. Además, encontramos que la distribución relativa de nanoagregados de diferentes proteínas es aleatoria, lo cual podría reflejar el estado activo dinámico y de corta duración de las integrinas, de modo que con nuestras condiciones de imágenes, actualmente no podemos capturar la participación de aquellas integrinas activas dentro de la población total. Finalmente, evaluamos la organización de mesoescala de nanoagregados en FAs, específicamente, en los bordes y el centro. Sorprendentemente, encontramos una preferencia por nanoagregados de a5ß1 en el borde de las FAs y cerca de sus adaptadores, en una región periférica a los bordes.En conjunto, nuestros resultados demuestran una clara organización lateral y jerárquica de las integrinas y sus adaptadores dentro de las adhesiones focales. Proponemos que una población de nanoagregados de a5ß1 y sus adaptadores se localizan preferentemente cerca del borde de los complejos de adhesión para regular el proceso de adhesión y probablemente interaccionando activamente con la maquinaria de la actomiosina. Una segunda población de a5ß1 y la mayoría de los nano-gregados de avß3 se organizan de forma aleatoria en el centro de las FAs con una interacción dinámica y breve con sus adaptadores, posiblemente comprometidos con el proceso de mecanotransducción. En conjunto, y similar a su organización axial, postulamos que la organización lateral a nano- y meso-escala dentro de las FAs es importante para las funciones de adhesión, mecanosensibilidad y mecanotransducción.
  

• ÖZDEMIR, ONUR: Further Into the Infrared With Quantum Dot Photodetectors
  
  Autor/a: ÖZDEMIR, ONUR
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/674039
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 04/02/2022
  Director/a de tesi: KONSTANTATOS, GERASIMOS
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: MARTIN GARCIA, BEATRIZ
       SECRETARI: GARCÍA DE ARQUER, FRANCISCO PELAYO
       VOCAL: CURRY, RICHARD JAMES
  Resum de tesi: En el infrarrojo, los fotodetectores son los componentes clave en una amplia variedad de aplicaciones, como escaneotérmico, teledetección, espectroscopia, además de otras tecnologías más nuevas, como LiDaR o escaneo de tejidosprofundos. A medida que aumenta la demanda de fotodetectores con aplicaciones hacia longitudes de onda más largas, necesitamos alternativas de alto rendimiento, escalables y de bajo consumo de energía a las tecnologías actuales de fotodetectores infrarrojos.Los puntos cuánticos coloidales (CQD) son semiconductores de tamaño nanométrico con portadores de carga confinados cuánticamente en las 3 dimensiones. Se sintetizan en soluci ón y se pueden depositar fácilmente sobre cualquier sustrato en forma de película de puntos cuánticos (QD) que permite una fácil integración con las tecnologías actuales basadas en silicio. Los QDs son absorbentes de luz eficientes y sus bandas prohibidas se pueden ajustar controlando su tamaño durante la síntesis. Los QDs de calcogenuro de plomo, como PbS y PbSe, tienen bandas sintonizables que cubren el infrarrojo cercano (NIR) y el infrarrojo de onda corta (SWIR) hasta 3 µm, lo que los convierte en sensibilizadores ideales para fotodetectores.En esta tesis, utilizamos PbS QD con una banda prohibida excitónica de 1,8 µm en combinación con dicalcogenuros de metales de transición bidimensionales (TMDCs) para formar fotodetectores híbridos que operan en el infrarrojo. Con su estructura en capas similar al grafeno y su carácter semiconductor, los TMDC tienen propiedades electrónicassobresalientes. La incorporación de unas pocas capas de TMDC en nuestros detectores de PbS QD permite una transferencia de carga rápida y eficiente desde los QDs a los contactos del fotodetector a través de la capa TMDC, lo que aumenta la capacidad de respuesta del detector. Al combinar PbS QD con dos tipos de TMDCs, WS2 y MoS2, podemos alcanzar detectividades superiores a 1012 Jones a temperatura ambiente con una respuesta de hasta 2 µm.Profundizando más en el infrarrojo, ampliamos la respuesta espectral de nuestros detectores híbridos hasta 3 µm mediante la utilización de QDs de PbSe, de banda prohibida más estrecha, con capas de MoS2. Después de un análisis cuidadoso y utilizando estrategias como el aislamiento de los contactos metálicos mediante óxido de aluminio, alcanzamos detectividades de 7,7 x 1010 Jones a 2,5 µm a temperatura ambiente. Con su bajo nivel de ruido y alta responsividad, nuestros detectores mejoran el potencial de los detectores híbridos y demuestran un rendimiento comparable al de los detectores comerciales sin la necesidad de un enfriamiento externo, costosas técnicas de deposición de vapor o una integración compleja con la tecnología de silicio.Además, se ha ampliado el alcance de los QDs de PbS hasta 9 µm, sobrepasando el límite de su banda prohibida en bulk.Mediante el uso de un método de dopaje novedoso, demostramos los primeros fotodetectores intrabanda de PbS QDs.Este método nos permite obtener un alto dopaje tipo n de los PbS QDs, que hace posible la observación de las transiciones intrabanda entre los dos primeros niveles de conducci ón. Estas transiciones intrabanda tienen energías más bajas en comparación con la banda prohibida, lo que abre otro grado de libertad en la respuesta óptica sintonizable de nuestros QDs entre 6-9 µm. Este método también estabiliza los PbS QDs dopados, evitando su oxidación en contacto con el aire.Adicionalmente, estudiamos cómo funciona el dopaje en una amplia gama de tamaños QD y a diferentes temperaturas.Nuestros fotodetectores, que utilizan las transiciones intrabandas en pel ículas de PbS QDs altamente dopadas, tienen detectividades que se acercan a 105 Jones.En resumen, demostramos fotodetectores basados en QDs de calcogenuro de plomo con un rendimiento mejorado y respuestas espectrales que se desplazan progresivamente más profundamente en el infrarrojo. Nuestr
  

• PÉREZ SALINAS, DANIEL: Inhomogeneity and disorder in ultrafast phase transitions
  
  Autor/a: PÉREZ SALINAS, DANIEL
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/674015
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 31/01/2022
  Director/a de tesi: WALL, SIMON ELLIOT
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: MIHAILOVIC, DRAGAN DRAGOLJUB
       SECRETARI: VAN HULST, NIEK
       VOCAL: RETTIG, LAURENZ
  Resum de tesi: En las últimas décadas hemos podido observar un gran aumento en el interés sobre la gran variedad de fenómenos emergentes que se pueden encontrar en los materiales fuertemente correlacionados. Comprender los mecanismos internos de este tipo de sistemas supone un gran desafío, debido a la complejidad con la que múltiples grados de libertad, como el electrónico, esctructural o spin, interactúan entre ellos y si mismos de forma no-trivial. Uno de los resultados más llamativos de éstas sutiles interacciones en materiales correlacionads es la riqueza de sus diagramas de fase, los cuales incluyen estados exóticos para los que todavía no se dispone de una descripción física completa. Es precisamente en la transición de una fase a otra donde el conocimiento sobre las complejas interacciones microscópicas estan a un mayor alcance y, por ello, el estudio de las transiciones de fase es fundamental en el campo de los materiales fuertemente correlacionados.Las técnicas experimentales que se usan para observar cambios de fase son cada vez más precisas y, gracias a estas mejoras, aspectos de las transiciones previamente pasados por alto se vuelven evidentes. Es el caso de la heterogeneidad o el desorden, que añaden otra capa de complejidad que puede entrar en conflicto con nuestro conocimiento actual. Esto es particularmente importante en el relativamente joven campo de los estudios ultrarrápidos en materiales correlacionados, que emprende el estudio de estos materiales en un territorio ampliamente inexplorado: el no equilibrio. En esta tesis hemos desarrollado novedosas técnicas experimentales con el objetivo de evaluar el efecto del desorden y/o la heterogeneidad en cambios de fase en el no equilibrio, siempre manteniendo una observación precisa de las dinámicas de los grados de libertad involucrados. Hemos puesto en práctica estas técnicas en dos sistemas de actualidad: La0.5Sr1.5MnO4, una manganita prototípica, y VO2, uno de los materiales correlacionados más emblemático. Para el estudio del La0.5Sr1.5MnO4, presentamos un montaje experimental óptico del tipo \textit{pump-probe}, que permite observar la destrucción ultrarrápida de la ordenación orbital y de carga con gran precisión. Mostramos cómo, contrastando con descripciones previas, la transición es incoherente y resulta compatible con el paradigma de un cambio de fase mediante un proceso de orden-desorden. Otro elemento clave en estas dinámicas, en ocasiones pasado por alto, es la presencia de separación de fase en la dirección en profundidad del material. Con nuestra técnica, el papel de la heterogeneidad inicial y su evolución pueden ser estudiados.Para el estudio del VO2 hemos empleado fuentes de rayos-X de gran escala para tomar imágenes directas de la heterogeneidad de fase en la transición metal-a-aislante por medio de ténicas difractivas coherentes. Presentamos imágenes con información cuantitativa sobre la separación de fase y crecimiento de dominios en función de la temperatura. Con nuestra puesta en práctica de estas técnicas podemos distinguir fases intermedias entre aislante monoclínico y conductor rutilo. No encontramos ninguna prueba de la presencia de fases intermedias previamente sugeridas, como el VO2 en presentación de metal monoclínico. Finalmente, mostramos la primera observación (con una técnica no basada en barridos) de la transición de fase ultrarrápida en VO2 con resolución espacial de nanómetros, en la que identificamos un cambio inmediato y global de la distribución de dominios en una escala de femtosegundos.
  

• ROMBAUT SEGARRA, JUAN: Multifunctional optical surfaces for optoelectronic devices
  
  Autor/a: ROMBAUT SEGARRA, JUAN
  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: Embargament temporal
  Data de lectura: 12/07/2022
  Director/a de tesi: PRUNERI, VALERIO
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: MANNELLI, ILARIA
       SECRETARI: MARTORELL PENA, JORDI
       VOCAL: ST CLAIR, TODD PARRISH
  Resum de tesi: Las superficies ópticas altamente transparentes con propiedades antirreflectantes (AR) y autolimpiantes tienen el potencial de aumentar el rendimiento de una amplia gama de aplicaciones, como pantallas de dispositivos móviles, células fotovoltaicas o sensores. La naturaleza ha proporcionado numerosos ejemplos de sistemas biológicos con fascinantes funcionalidades que tienen un alto interés comercial, desde el efecto antirreflejante omnidireccional y de banda ancha creado por los diminutos nanopilares que se encuentran en las córneas de los ojos de las polillas, hasta el comportamiento de autolimpieza de las hojas de loto generadas por micro- y nanoprotuberancias. Sin embargo, a pesar de la intensa investigación académica, la replicación de nanoestructuras para la producción en masa sigue siendo un desafío importante debido a las limitaciones de las técnicas de nanofabricación existentes basadas en los procesos clásicos de litografía óptica y de haz electrónico.Esta tesis está dedicada al estudio de superficies nanoestructuradas multifuncionales bioinspiradas con propiedades ópticas y humectantes mejoradas para su uso en dispositivos optoelectrónicos. Se proponen técnicas de fabricación novedosas y escalables para modelar materiales orgánicos e inorgánicos con alta precisión y con el objetivo de industrializar esta tecnología La primera parte de este estudio se ha centrado en el vidrio, ya que es uno de los materiales más utilizados para dispositivos optoelectrónicos. El Capítulo 3 presenta una estructura nanopilar creada sobre sustratos de vidrio que proporciona altas propiedades antirreflectantes, transmisión mejorada, superhidrofobicidad y alta resistencia mecánica frente a agentes externos. El método de fabricación propuesto permite un ajuste moderado para adaptar la estructura a diferentes aplicaciones. Se expone el diseño y optimización del proceso de fabricación y una caracterización completa de las muestras.El Capítulo 4 describe la combinación de dos tecnologías antirreflectantes diferentes, recubrimientos antirreflectantes multicapa (MC) y nanoestructuras biomiméticas (NS) autolimpiantes. El recubrimiento MC clásico es capaz de proporcionar excelentes propiedades AR pero con un rango óptimo de longitud de onda y un ángulo de incidencia limitados. Además, tiene propiedades de hidrofobicidad limitadas debido a su superficie plana. El recubrimiento NS puede proporcionar propiedades AR de longitud de onda amplia y buena respuesta angular, así como superhidrofobicidad. Sin embargo, sufre problemas de durabilidad mecánica. En este trabajo, la combinación de ambos métodos se presenta como una solución que combina mayor longitud de onda operativa antirreflectante y aceptación angular, propiedades de autolimpieza y alta durabilidad mecánica.En el Capítulo 5 se investiga y se demuestra experimentalmente un diseño nanoestructurado para superficies oleofóbicas transparentes. Se presentan dos nuevas técnicas de fabricación para crear nanocavidades en vidrio. La estructura de nanoagujeros puede repeler aceite y otros líquidos de baja tensión superficial, y se desarrolla un nuevo modelo de humectación para explicar teóricamente el mecanismo. La estructura porosa modifica el índice de refracción efectivo de la capa nanoestructurada entre el aire y el vidrio, creando un efecto AR. Las muestras presentan mayor transmisión, así como baja dispersión debido al tener nanocavidades de un tamaño inferior a la longitud de onda incidente. Además, la geometría de la superficie ofrece una mayor resistencia mecánica en comparación con los nanopilares, lo que amplía las posibles aplicaciones donde podría utilizarse. Finalmente, en el Capítulo 6, se presenta un nuevo método para nanoestructurar materiales orgánicos con alta resolución. Las películas delgadas de poliimida nanoestructuradas en la parte superior de las superficies de vidrio pueden actuar como un revesti
  

• SUKEERT, SUKEERT: Versatile nonlinear frequency conversion sources in the near- and mid-infrared
  
  Autor/a: SUKEERT, SUKEERT
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/674003
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 09/03/2022
  Director/a de tesi: EBRAHIM-ZADEH, MAJID
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: AGNESI, ANTONIANGELO
       SECRETARI: LOZA ALVAREZ, PABLO
       VOCAL: PEDERSEN, CHRISTIAN
  Resum de tesi: Los láseres sintonizables en diferentes regiones espectrales presentan una amplia variedad de aplicaciones que incluyen espectroscopía, sensado de gases, LIDAR y procesamiento de materiales, entre otras. Los láseres existentes tienen una sintonizabilidad limitada y muchas porciones del espectro permanecen aún inaccesibles debido a la falta de medios activos con ganancia en dicha región. Un enfoque viable para cubrir las regiones espectrales en los rangos visible, infrarrojo cercano e infrarrojo medio (mid-IR) es mediante la conversión no lineal de frecuencias. Los osciladores paramétricos ópticos (OPO) proveen un amplio rango de sintonizabilidad con altas potencias y con calidad de haz excelente en escalas de tiempo de onda continua (cw), pulsado en nanosegundo y ultra rápido. Con el desarrollo de materiales no lineales que presentan la propiedad de quasi-phase-matching con estructura de red del tipo fan-out es posible sintonizar un amplio rango de longitudes de onda que habilitan el desarrollo de dispositivos sintonizables para aplicaciones prácticas en las que se requieran cambios de longitudes de onda de manera rápida. El proceso no lineal de generación de diferencia de frecuencias (DFG) es un enfoque atractivo para la generación de potencias altas en el mid-IR en esquemas de un solo paso a través del medio. En esta tesis se desarrollan fuentes de luz basadas en la conversión de frecuencias no lineal de segundo orden usando OPOs en los regímenes de cw y nanosegundos, y de cw que usan el proceso de DFG. Se desarrollan por primera vez OPO sintonizables bombeados por un láser verde usando estructuras de red fan-out en diferentes materiales. Además, se desarrolla una fuente de cw de alta potencia en el mid-IR usando DFG. Las fuentes desarrolladas en esta tesis cubren el intervalo de 677-2479 nm. Uno de los OPOs que se desarrollan en este trabajo se utilizó en una empresa como parte de un dispostivo de caracterización de sensores. En OPOs con láser de bombeo verde, se demuestra un OPO de cw sintonizable basado en un cristal PPKTP. La señal e idler generados por el OPO pueden sintonizarse en los intervalos 742-922 nm y 1258-1884 nm, respectivamente, y puede entregar una potencia máxima de 1.65 W. El uso del acoplamiento de salida da como resultado un rendimiento superior del OPO a la configuración de oscilador resonante individual pura. Se realiza la primera demostración de un OPO bombeado por láser verde basado en un cristal de MgO:cPPLT. Se consiguió a temperatura ambiente un intervalo para la señal de 689-1025 nm, y para el idler de 1106-2336 nm, en el OPO que opera en el régimen del nanosegundo. El OPO puede proveer hasta una potencia media de salida de 131 mW a una tasa de repetición de 25 kHz. Seguidamente se desarrolló un OPO de cw basado en un cristal de MgO:PPLN. La señal y el idler generados pueden sintonizarse en los rangos de 813-1032 nm y 1098-1539 nm, respectivamente. El OPO puede generar hasta 710 mW de potencia de salida total con una estabilidad pasiva de potencia de señal y de idler mejores que 2.8% rms y 1.8% rms, respectivamente, a lo largo de una hora, y con un valor M^2<1.1 para la señal. Luego se describe el desarrollo del OPO con bombeo verde de cw basado en un cristal de MgO:PPLN en el entorno industrial de la compañía Radiantis. El mismo se utiliza como la fuente de luz de entrada en un esquema de caracterización de dispositivos con el propósito de probar sensores para el sector aeroespacial. En comparación con la fuente de luz existente, el uso de OPO da como resultado una respuesta de órdenes de magnitud mayor que la de un sensor de InGaAs, mejorando de este modo el proceso de evaluación de los dispositivos. Finalmente, se demuestra una fuente de cw de alta potencia que opera en una longitud de onda de 2.26 µm usando DFG. La fuente puede entregar hasta 3.84 W de potencia de salida a 2262 nm, con una estabilidad de potencia mejor que 0.6% rms durante una hora, e
  

• TAGLIABUE, SUSANNA: Comprehensive monitoring of the injured brain by hybrid diffuse optics: towards brain-oriented theranostics
  
  Autor/a: TAGLIABUE, SUSANNA
  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: Embargament temporal
  Data de lectura: 29/04/2022
  Director/a de tesi: DURDURAN, TURGUT | KACPRZAK, MICHAL
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: BHATTACHARYA, NANDINI
       SECRETARI: GARCÍA DE ARQUER, FRANCISCO PELAYO
       VOCAL: GIACALONE, GIACOMO
  Resum de tesi: A les cures intensives, el seguiment multimodal del pacient és fonamental. La fisiologia sistèmica es controla de manera rutinària i integral, però falta el seguiment pràctic del cervell. L¿ús de sistemes no invasius d¿òptica difusa (DO) tenen potencial per omplir aquest buit combinant l'espectroscòpia de correlació difusa (DCS) i l'espectroscòpia d'infrarojos propers (NIRS). La DO mesura perfusió/flux sanguini cerebral microvascular local, fracció d'extracció d'oxigen i taxa metabòlica cerebral d'oxigen.Per tant, l'objectiu general d'aquest treball era potenciar l'ús de la DO híbrida validant-ne la utilitat en aplicacions clíniques al cervell humà, centrat en poblacions crítiques.Per aixó, es van construir nous dispositius híbrids DO millorant la velocitat de dades i la quantificació dels senyals intracerebrals mentre s'adquireixen sincrònicament dades de monitors clínics. En particular, es va construir una nova plataforma combinant NIRS resolt en temps (TRS) i DCS ràpid (~40 Hz), utilitzada en col·laboracions amb l'Hospital Vall d'Hebron per proves amb diferents pacients.En una població de pacients sotmesos a cirurgies, es va investigar la relació entre l'avaluació electrofisiològica del metabolisme cerebral, l'índex biespectral propietari i paràmetres derivats òpticament durant anestèsia per propofol. Això ha demostrat que les mesures DO sobre el metabolisme de l'oxigen correlacionen amb l¿índex. La informació DO addicional es pot investigar per avaluar si ajuda a prevenir danys cerebrals a causa de l'anestèsia.Una població de nens diagnosticats d'hidrocefàlia externa benigna sotmesos a un control invasiu de pressió intracranial (PIC) es va monitoritzar durant el son nocturn. Això va permetre quantificar l'hemodinàmica cerebral i el metabolisme durant les ones de PIC indicatives de futura morbiditat. Això ha revelat que les ones PIC estan associades a oscil·lacions hemodinàmiques i metabòliques. A més, resultats pilot han demostrat que la presència d'ones PIC, en particular ones B, es pot observar amb un seguiment DO que pot, en el futur, permetre¿n l¿avaluació no invasiva en grans poblacions.Una deficiència important de l¿ús clínic rutinari de la DO és que els resultats dels dispositius NIRS comercials en població clínica no són reproduïbles, sovint donen resultats invàlids i difereixen entre ells. Més enllà d¿aquestes limitacions inherents a l'ús de llum d'ona contínua, un dels motius d¿aquestes deficiències és l'heterogeneïtat del cervell, i anomalies morfològiques i funcionals. Es va realitzar una anàlisi exhaustiva utilitzant dades de diferents cohorts de pacients amb lesió cerebral oferint exemples i propostes per establir una rutina de control de qualitat.La teràpia d'hiperventilació, en què s'indueix una disminució del diòxid de carboni en sang per provocar vasoconstricció i reduir la PIC, és relativament comuna. Degut a que una PIC elevada sovint genera hipoperfusió i hipòxia, aquest tractament vol ser beneficiós però evidències clíniques i de grans assajos mostren resultats mixts. Es considera que es deu a que alguns pacients pateixen "perfusió miserable" (MP). La DO híbrida pot avaluar si la teràpia provoca MP. Això es va provar en una cohort de pacients amb mètodes estadístics avançats. Els resultats indiquen que la MP és freqüent en aquests pacients i la DO pot caracteritzar-ne la freqüència i magnitud, obrint el camí a futurs assatjos clínics per validar-ne resultats i avaluar-ne l'eficàcia.També s¿'han estudiat altres protocols en forma de petits estudis pilot com per exemple durant la transfusió sanguínia. S'en presenten els resultats i se n'aclareix la seva importància potencial.En resum, s¿'ha demostrat la versatilitat de la DO híbrida i s¿'han proposat nous biomarcadors per desenvolupar índexs rellevants per als metges. Aquests estudis serviran com a eix vertebrador per assa
  

• VENTURINI, VALERIA: Mechanisms and functions of the nucleus as a mechano-controller of cell contractility and migration plasticity
  
  Autor/a: VENTURINI, VALERIA
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/674242
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 08/04/2022
  Director/a de tesi: WIESER, STEFAN | RUPRECHT, VERENA
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: ROCA-CUSACHS SOULERE, PERE
       SECRETARI: LOZA ALVAREZ, PABLO
       VOCAL: RENKAWITZ, JÖRG
  Resum de tesi: Los tejidos son estructuras compactas y dinámicas, en las que moléculas de señalización y fuerzas físicas actúan constantemente sobre células individuales. Para garantizar el correcto desarrollo y homeostasis de los tejidos, las células funcionan como pequeños procesadores: miden e integran las diversas señales mecano-químicas que reciben de su entorno. Como resultado, las células traducen esta información en vías de señalización específicas que controlan su comportamiento, la especificación celular o sus propiedades físicas, entre otras. Concretamente, células individuales pueden experimentar deformaciones dinámicas de su morfología durante distintos procesos, ya sea durante la formación de los tejidos, la aplicación de tensiones externas o la reorganización y motilidad celular. Según estudios anteriores, las deformaciones celulares causadas por entornos confinados controlan la contractilidad celular mediante la regulación de la actividad de la proteína miosina II. De éste modo, las células adoptan un fenotipo ameboide, denominado stable-bleb. Éste fenómeno se observò en varios tipos celulares pero aún se desconoce cómo las células individuales pueden percibir los cambios de forma y, en consecuencia, ajustar la actividad de la miosina II y su comportamiento.En éste trabajo, hemos combinado el micro-confinamiento planar de células vivas con microscopia fluorescente y el análisis cuantitativo de las imágenes para realizar un estudio sistemático de caracterización de la respuesta celular a deformaciones mecánicas en células embrionarias de pez cebra. Mediante la cuantificación de los niveles de contractilidad celular en diversas condiciones y la interferencia con vías de señalización específicas, pretendemos identificar el mecanismo mecanosensitivo que permite a las células detectar y responder a los cambios de forma. Los resultados nos mostraron que las células pueden medir diferentes grados de confinamiento y en consecuencia ajustar sus contractilidad. Descubrimos que el núcleo, el mayor orgánulo celular, actúa como un mecanosensor intracelular para grandes cambios de forma celular. La deformación del núcleo induce el despliegue de la membrana nuclear interna, que controla la actividad de la fosfolipasa A2 citosólica (cPLA$_2$) en el núcleo. Cuando se encuentra activo, el cPLA$_2$ desencadena la liberación de ácido araquidónico que a su vez activa la miosina II a través de Rho/ROCK. Como resultado, el núcleo permite a la célula percibir sus forma y deformaciones dinámicas, y controlar la contractilidad celular y la plasticidad de la migración bajo fuerzas externas. Este proceso, además, dota a las células con un "reflejo de fuga" que permite la migración fuera de entornos confinados. Además, la combinación del despliegue de la membrana nuclear interna con el posicionamiento intracelular del núcleo, permite a las células percibir y distinguir diferentes tipos de deformación, tales como la compresión anisotrópica o la hinchazón isotrópica, a través de la misma vía mecanosensitiva. Nuestros datos sugieren que el núcleo establece un módulo funcional para la mecano-transducción celular, permitiendo a las células percibir e interpretar diferentes tipos de deformación y adaptar su comportamiento de manera dinámica frente a las fuerzas mecánicas de su microambiente.
  

Darrera actualització: 24/09/2022 05:01:10.

Grups de recerca

• FOTONICA-Grup de Recerca de Fotonica

Professorat

• Acin Dalmaschio, Antonio
• Artigas Garcia, David
• Bachtold, Adrian
• Biegert, Jens
• Chang, Darrick
• de Riedmatten, Hugues
• Durduran, Turgut
• Ebrahim-Zadeh, Majid
• Efetov, Dmitri K.
• Garcia de Abajo, Javier
• García de Arquer, Francisco Pelayo
• Garcia-Parajo, Maria
• Konstantatos, Gerasimos
• Koppens, Frank
• Krieg, Michael
• Lewenstein, Maciej
• Loza Alvarez, Pablo
• Martorell Pena, Jordi
• Mitchell, Morgan
• Papadakis, Georgia
• Perez Torres, Juan
• Pruneri, Valerio
• Sewell, Robert
• Tarruell, Leticia
• Torner Sabata, Lluis
• Van Hulst, Niek
• Wall, Simon
• Wieser, Stefan