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

• Artigas Garcia, David

• Van Hulst, Niek

• Institut de Ciències Fotòniques (PROMOTORA)

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

Tel: 935 534 055
Correu electrònic: hr@icfo.es

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

• FISCHER, JONAS: Transcranial diffuse optical measurements of pulsatility derived parameters for neuromonitoring applications
  
  Autor/a: FISCHER, JONAS
  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 dipòsit: 10/09/2021
  Data de lectura: 26/10/2021
  Hora de lectura: 16:00
  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: DURDURAN, TURGUT | WEIGEL, UDO
  Tribunal:
       PRESIDENT: MESQUIDA FEBRER, JAUME
       SECRETARI: KRIEG, MICHAEL
       VOCAL: KAINERSTORFER, JANA MARIA
  Resum de tesi: La óptica difusa consiste en técnicas continuas y no invasivas, que utilizan luz infrarroja cercana, permitiendo una cómoda monitorización en camilla de la hemodinámica, la oxigenación y el metabolismo cerebro-microvascular. Juegan un papel central la espectroscopía de correlación difusa (DCS), para medir el flujo sanguíneo cerebro-microvascular (FSC), y la espectroscopía de resolución temporal en el infrarrojo cercano (TR-NIRS), para medir la oxigenación microvascular de la sangre. En la tesis se ha contribuido al desarrollo de mediciones rápidas del FSC (=10 Hz), solventando las fluctuaciones pulsátiles debidas al ciclo cardíaco. Estas señales se aprovecharon para calcular diversos parámetros relacionados con la presión intracraneal (PIC), las propiedades vasculares y la autorregulación cerebral (AC), todos ellos novedosos biomarcadores para diferentes patologías.Los nuevos dispositivos que he desarrollado establecieron nuevos estándares en el grupo y fueron reproducidos varias veces, facilitando el camino en futuros estudios. Dichos dispositivos son empleados en hospitales colaboradores para el seguimiento neurológico de pacientes con traumatismo craneoencefálico (TCE) y en pacientes con ictus (accidente cerebrovascular isquémico agudo).En el tratamiento de pacientes con TCE y con otras neuropatologías complejas, la monitorización invasiva de la PIC (sonda implantada en el tejido cerebral a través de un orificio de trépano en el cráneo) es una herramienta importante. Sin embargo, su invasividad limita su utilidad, por ello presento un enfoque que utiliza un nuevo método de aprendizaje automático basado en FSC pulsátil para medir la PIC de forma no invasiva. Mis estudios piloto muestran que ese método puede ser exacto (sesgo ~0 mmHg) y preciso (límites de acuerdo: <±5 mmHg) en una prueba de concepto y preparan el camino para cohortes más grandes. En el futuro, esto puede establecer nuevos escenarios y proporcionar a los médicos información crucial, incluso en pacientes que no se encuentran en cuidados críticos.Además, el FSC pulsátil me permitió derivar variables sustitutas de PIC que reflejan la salud de la vasculatura cerebral, como el índice de pulsatilidad (IP), la presión de cierre crítica (CrCP) y el producto del área de resistencia (RAP). Se desarrollaron y aplicaron algoritmos a diferentes poblaciones. Un estudio exploratorio en pacientes con accidente cerebrovascular isquémico agudo reveló que estos parámetros pueden servir como posibles biomarcadores de la enfermedad y ayudar a comprender mejor la fisiología. Otro aspecto tratado está relacionado con la AC, es un mecanismo para proteger el cerebro manteniendo constante el FSC a pesar de cambios en la presión. Sin embargo, este mecanismo puede verse afectado en TCE e ictus, poniendo el cerebro en riesgo de isquemia. Lo ideal sería un método no invasivo que controle su estado. Para ello se introdujo y validó el índice de autorregulación DCS (CBFx) en los pacientes con TCE. También se aplicó a la población de accidentes cerebrovasculares y se comparó con sujetos sanos que confirmaron AC alterada en TCE y accidente cerebrovascular, a nivel de grupo. Al nivel individual, esto puede ayudar en el tratamiento personalizado de los pacientes.Como anexo, el COVID-19 y el uso generalizado de mascarillas plantearon preguntas que he abordado mediante un estudio de la respuesta fisiológica cerebral y sistémica al uso de mascarillas. Mostrando que, si bien hay cambios significativos, están dentro de los que ocurren durante actividades diarias, demostrando su seguridad y resaltando la necesidad de cuidados en casos especiales (grupos de pacientes, estudios de neuroimagen).En conclusión, mis contribuciones han proporcionado el hardware y la base algorítmica para nuevas herramientas y métodos de neuromonitorización, además mis estudios demuestran que estos parámetros pueden ser útiles en el tratamiento
  
• HESP, NIELS CASPAR HERMAN: Exploring twisted bilayer graphene with nano-optics
  
  Autor/a: HESP, NIELS CASPAR HERMAN
  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: 16/09/2021
  Data de lectura: 20/10/2021
  Hora de lectura: 15:30
  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: KOPPENS, FRANK
  Tribunal:
       PRESIDENT: POLINI, MARCO
       SECRETARI: PAPADAKI, GEORGIA
       VOCAL: BASOV, DMITRI
  Resum de tesi: La nano-óptica estudia el comportamiento de la luz en la nanoescala. En concreto, mide la interacción de la luz con objetos, normalmente de tamaño nanométrico, y revela los detalles de las propiedades ópticas del material. La optoelectrónica es una parte integral de la óptica y describe la interacción entre la luz y la electrónica, como por ejemplo la detección de la luz y su sucesiva conversión a una señal eléctrica. Entender estos mecanismos en la nanoscala es de vital importancia para mejorar sus aplicaciones en imagen y en captación de luz. En esta Tesis, aplicamos la técnica de microscopía de campo-cercano para estudiar óptica en la nanoescala. Medimos las propiedades ópticas usando luz que interacciona con el campo electromagnético cercano a la superficie del material.Una bicapa de grafeno rotada (TBG por sus siglas en inglés) se forma al apilar dos capas de grafeno --- una lámina de carbono de un solo átomo de grosor --- con un pequeño ángulo entre ellas. Esto provoca un patrón de interferencia en la red atómica que se llama patrón Moiré, que afecta las propiedades electrónicas dramáticamente. El descubrimiento de superconductividad no-convencional en TBG en el 2018 lo convirtió en un campo de investigación en auge. Además, el TBG ha revelado estados fuertemente correlacionados y características topológicas, convirtiéndolo en un portador de fases exóticas ajustable que podría arrojar luz sobre los orígenes de la superconductividad no-convencional. Estos fenómenos nos motivan a estudiar las propiedades ópticas del TBG en la nanoescala, que hasta ahora has recibido poca atención. En la primera parte de esta Tesis, describo patrones que oscilan espacialmente dentro de las regiones seleccionadas de TBG que detectamos usando microscopía de campo-cercano. Los interpretamos como la manifestación de plasmones --- electrones moviéndose colectivamente en un patrón ondulatorio --- promovidos por transiciones inter-banda. Modelamos estas áreas con un acoplamiento inter-capa, lo cual mejora la fuerza de las transiciones inter-banda y explica la dispersión plasmónica observada.Después de esto, hablo de características periódicas de gran escala observadas en bicapas de grafeno rotadas mínimamente (¿ < 0.1grad) usando nanoscopía de fotocorriente. Para estos pequeños ángulos, los átomos se reagrupan en dominios triangulares separados por una red de paredes de dominio, que gobiernan la respuesta optoelectrónica.En la segunda parte de la Tesis me concentro en el desarrollo de nuevas técnicas experimentales, que permiten estudios nano-ópticos en estados exóticos de TBG y familiares. Enseñaré que el material semiconductor WSe2 puede ser usado como una puerta superior para experimentos de campo-cercano en el infrarrojo. Esto permite un control completo de la densidad de portadores y del campo de desplazamiento eléctrico sin bloquear el acceso del campo-cercano.Sucesivamente, describo un sistema comercial de microscopía de campo-cercano con una temperatura base de 10 K, que requirió modificaciones para una operación fidedigna. Presento un sistema de amortiguación activa para contrarrestar vibraciones en el sistema y mejorar la estabilidad mecánica. Continuamos mejorando la estabilidad del AFM cambiando la posición de su excitación mecánica.En los dos capítulos finales examino la fotorespuesta del TBG a temperaturas bajas. Observamos modulaciones semi-periódicas en nuestra muestra, que creemos que manifiesta una super-red que proviene del TBG estando alineado con el substrato de hBN en combinación con deformación. En una muestra diferente, revelamos una respuesta espacial inhomogénea con la que deducimos un mapa del ángulo de rotación.
  
• SIBILO, RAFAËL: Interactions and optical properties of microorganisms on surfaces
  
  Autor/a: SIBILO, RAFAËL
  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 dipòsit: 26/07/2021
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: PRUNERI, VALERIO
  Tribunal:
       PRESIDENT: SAGUÉS, FRANCESC
       SECRETARI: WIESER, STEFAN
       VOCAL: SENARATNE, WAGEESHA
  Resum de tesi: Controlar el crecimiento microbiano es esencial en industrias de salud, alimentación y, farmacia, también, en la superficie de los cascos de los barcos y en sistemas de tratamiento de agua. Interacciones entre bacterias y superficies son dinámicas y complejas. Cuando una célula se convierte en una colonia persistente (biopelícula), la eliminación se complica. Adherencia, crecimiento y desprendimiento de bacterias están regulados por propiedades biológicas, químicas, físicas, mecánicas y eléctricas de la célula bacteriana, la superficie y el medio. Investigaciones en este campo requieren un enfoque multidisciplinario involucrando a diferentes expertos científicos y elecciones adecuadas de equipos para el estudio. Esta tesis trata de la interacción y las propiedades ópticas entre bacterias y superficies. Concretamente, investiga métodos novedosos para mejorar la detección de bacterias, el seguimiento del crecimiento bacteriano y presenta un estudio en profundidad de los mecanismos de interacción entre bacterias y superficies nanoestructuradas.Validamos la tecnología del citómetro de superficie, dispositivo de detección biológica de reciente construcción para detectar células y su crecimiento en superficies. Éste, se compara con dos métodos de laboratorio estándar, espectrofotometría y microscopía de fluorescencia. Los resultados obtenidos mediante las tres técnicas muestran tendencias similares, confirmando la idoneidad del citómetro como dispositivo compacto, rápido y de bajo coste para la medición del crecimiento bacteriano. De manera distintiva, el citómetro posee gran campo de visión (~ 200 mm2) y elevada profundidad de enfoque (~ 2 mm), lo que es interesante para las mediciones in situ.Proponemos el empleo de un sustrato transparente, vidrio, con películas de oro ultrafinas (<10 nm), para mejorar la imagen celular. Esta superficie tiene la capacidad de apagar la fluorescencia de fondo, mejorando la microscopía y la formación de imágenes. Esto se expresa mediante simulaciones numéricas y experimentos. La base de nuestro diseño es que los metales pueden reducir la vida útil de un fluoróforo en sus proximidades. Sin embargo, los fluoróforos más alejados de la superficie, debido a su separación del metal del cuerpo celular, mantendrán un nivel de señal más alto (estarán menos apagados). La mayor relación señal-ruido (SNR) en comparación con un sustrato virgen de vidrio se observa tanto en aire como en agua. Una SNR mejorada promueve la recolección de un mayor número de fotones, conduciendo a una precisión de localización más precisa, al tiempo que se reduce el fondo, gracias a la menor potencia del láser y a los tiempos de adquisición más cortos. La obtención de imágenes mejoradas mediante un metal ultrafino muestra un potencial en aplicaciones de microscopía de superresolución de localización de una sola molécula y de imágenes de células vivas, especialmente en condiciones controladas para minimizar el fotodaño.Demostramos que el crecimiento bacteriano se puede regular ajustando la humectabilidad de superficie. A diferencia de los métodos indirectos comúnmente utilizados, recuento de colonias y la microscopía, investigamos un enfoque directo para la evaluación. Primero, utilizamos simulaciones moleculares dinámicas para predecir el comportamiento bacteriano en sustratos de vidrio nanoestructurados, con características de humectación moduladas por recubrimientos químicos. Luego, realizamos experimentos con E. coli y microscopía de fluorescencia de lapso de tiempo. Los resultados confirmaron que el vidrio nanoestructurado hidrofóbico y oleofílico es el más destructivo, evitando la adherencia celular y promoviendo la rotura celular total. Esto refleja una evolución espacial y temporal más precisa de las interacciones y los efectos bactericidas debido a la morfología de superficie y humectabilidad. Además, proporcionan directrices para diseñ
  

Darrera actualització: 16/10/2021 04:47:07.

Llistat de tesis en dipòsit

• MORENO MENCÍA, DAVID: The application of broadband ultrafast spectroscopy to reveal structural, magnetic and electronic dynamics in quantum materials.
  
  Autor/a: MORENO MENCÍA, DAVID
  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: 15/10/2021
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: WALL, SIMON ELLIOT
  Tribunal:
       PRESIDENT: VAN LOOSDRECHT, PAUL
       SECRETARI: EFETOV, DMITRI K.
       VOCAL: GENSCH, MICHAEL
  Resum de tesi: En las últimas décadas, los materiales cuánticos han generado un gran interés en el campo de la materia condensada debido, en parte, a sus exóticas propiedades. Éstas son difíciles de comprender ya que surgen de una compleja interacción física entre los distintos grados de libertad como la carga, el espín, el momento orbital y fonones.El uso de la luz surge como una herramienta poderosa para estudiar y controlar estas interacciones. Por ejemplo, gracias a los avances en los sistemas de rayos X se ha mejorado nuestra comprensión de cómo la estructura atómica de los materiales cuánticos cambia bajo la fotoexcitación. Sin embargo, estos experimentos son difíciles y, además, hay escasas instalaciones alrededor del mundo para poder realizarlos. A diferencia de los sistemas de rayos X, los sistemas láseres ultrarrápidos nos permiten medir de una manera sistemática mediante la espectroscopía de bomba-sonda. La versatilidad de esta técnica permite monitorizar de manera simultánea los diferentes grados de libertad que determinan las propiedades de los materiales cuánticos. En esta tesis, utilizamos espectroscopía de bomba-sonda de banda ancha en la región visible para estudiar las dinámicas estructurales, electrónicas y magnéticas con detalles sin precedentes en dos materiales cuánticos clave como Sr3Ir2O7 y V2O3.En Sr3Ir2O7, compuesto que experimenta una transición de fase magnética, estudiamos en primer lugar cómo la fotoexcitación afecta a la reflectividad en un amplio rango de energías. Esto nos proporciona información sobre las propiedades estructurales y electrónicas de dicho compuesto. En segundo lugar, mostramos cómo se puede controlar el orden magnético mediante la fotoexcitación, demostrando que la luz puede suprimir el orden magnético de largo alcance de manera no térmica en este material.En V2O3 caracterizamos las transiciones metal-aislante y estructurales del material. En el estado metálico mostramos que un modo de los fonones clave es muy sensible a la falta de homogeneidad de la muestra. Al tener esto en cuenta, no encontramos pruebas de cambios estructurales no-termodinámicos, en contraste con la literatura existente. Además, mostramos que la transición de fase metal-aislante inducida por la luz se realiza de una manera altamente amortiguada e incoherente, donde no se observa la frecuencia vibratoria.
  

Darrera actualització: 16/10/2021 04:30:36.

Llistat de tesis defensades per any

• AKGÜL, MEHMET ZAFER: Environmentally friendly nanocrystals synthesized and processed in ambient conditions for solution-processed solar cells
  
  Autor/a: AKGÜL, MEHMET ZAFER
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/671521
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 11/02/2021
  Director/a de tesi: KONSTANTATOS, GERASIMOS
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: GAPONIK, NIKOLAI
       SECRETARI: PRUNERI, VALERIO
       VOCAL: TRIMMEL, GREGOR
  Resum de tesi: Debido al continuo aumento de la demanda de energía y las preocupaciones ambientales sobre el cambio climático planteadas por la comunidad internacional, los recursos energéticos alternativos han sido objeto de una intensa investigación durante la última década. Como consecuencia, se han propuesto diferentes tecnologías, siendo la fotovoltaica una prometedora entre ellas. Hasta ahora, se han empleado diferentes estructuras y métodos para fabricar células solares para la producción de energía. Tradicionalmente, se han utilizado métodos de deposición basados en vacío para formar lascapas necesarias para el funcionamiento fotovoltaico adecuado. Debido a los avances en los métodos de síntesis coloidal, las películas finas de nanocristales semiconductores en solución coloidal (CNCs) han ganado una gran atención como sustitutos baratos de las capas depositadas al vacío. Hasta la fecha, se han desarrollado varios métodos de síntesis coloidal para producir nanocristales semiconductores para aplicaciones en energía fotovoltaica. Gracias al alto grado de controlabilidad y la alta calidad del material, los métodos de inyección en caliente han sido el camino a seguir durante las últimas décadas. Sin embargo, la aplicación de películas de CNCs en fotovoltaica a gran escala se ha retrasado debido a las propias limitaciones de estos métodos de síntesis.En este trabajo, demostramos que es posible eliminar la necesidad de técnicas inertes mediante la selección cuidadosa de los precursores y el diseño de las condiciones de reacción conscientes del oxígeno. Usamos el compuesto semiconductor sulfuro de bismuto y plata (AgBiS2) como material prototipo para demostrar la facilidad y eficiencia del método. Este compuesto semiconductor se ha seleccionado como material prototipo gracias a sus atractivas propiedades ópticas para la energía fotovoltaica y la naturaleza ecológica de los elementos constituyentes. Las células solares fabricadas con CNCs sintetizadas a temperatura ambiente han arrojado una eficiencia de conversión de energía del 5,5 %, lo que demuestra el potencial prometedor del método. La aplicación del método en la síntesis de CNCs de AgBiS2 da como resultado una reducción de costes de al menos un 60 % en comparación con los estudios anteriores que reportaron CNCs de AgBiS2 de una calidad fotovoltaica similar. Otro desafío importante al emplear métodos de inyección en caliente es la escalabilidad. Debido a las dificultades para mantener bajas las fluctuaciones térmicas y la atmósfera inerte dentro del recipiente de reacción, los métodos de inyección en caliente imponen una restricción de escala inherente a la síntesis. Por otro lado, con la eliminación de la restricción de escala mediante el uso de un método de síntesis en condiciones ambientales, se elimina también el requisito de reacción a alta temperatura y entorno de reacción químicamente inerte, lo que nos permite lograr una producción en volumen a gran escala de CNCs. Esto, a su vez, puede reducir aún más el coste de producción de los CNCs, y en consecuencía el coste de las células fotovoltaicas que se basan en CNCs. Además, mostramos que el método en condiciones ambientales se puede adaptar para la síntesis de otro calcogenuro metálico, por ejemplo, CNCs de seleniuro de bismuto y plata (AgBiSe2) con un espectro de absorción más extendido en el infrarrojo cercano, hasta ~ 0.9 eV . Las células solares de CNCs de AgBiSe2 alcanzaron una eficiencia preliminar de hasta el 2,6 %. Además, gracias a la similitud estructural de estos dos compuestos, los dos métodos desarrollados para la síntesis de CNCs de AgBiS2 y AgBiSe2 se combinan y optimizan para obtener CNCs de la aleación cuaternaria AgBiSSe como un medio fácil de sintonización de bandgap en familia de semiconductores de calcogenuro de bismuto y plata. La formación de los CNCs de AgBiSSe se verifica mediante métodos de caracterización óptica y
  

• GUENTHER, NILS ERIC: Dynamics of Quantum Mixtures
  
  Autor/a: GUENTHER, NILS ERIC
  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: 08/09/2021
  Director/a de tesi: LEWENSTEIN, MACIEJ | MASSIGNAN, PIETRO ALBERTO
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: CHEVY, FRÉDÉRIC
       SECRETARI: ASTRAKHARCHIK, GRIGORI
       VOCAL: ARLT, JAN
  Resum de tesi: A temperaturas suficientemente bajas, un fluido compuesto por partículas bosónicas puede experimentar una transición de fase, dando lugar a un condensado de Bose-Einstein (CBE). El CBE es uno de los conceptos fundamentales en física cuántica de muchos cuerpos, suponiendo un ejemplo paradigmático de onda colectiva de materia. La pecular mezcla de comportamientos tipo fluido y tipo partícula que exhibe este estado da lugar a rasgos únicos como la cuantización de vórtices, pero también a una interacción exótica con otros tipos de materia, así como con su entorno. El objetivo de mi tesis es una investigación teórica más extensa de estas propiedades, a través de dos líneas diferentes. En la primera parte he estudiado el problema fundamental del polarón para el caso de un baño bosónico: un CBE interactuando con una única impureza distinguible, una partícula cuántica de la misma escala que las partículas que constituyen el condensado, la cual se puede describir a menudo como una cuasipartícula 'vestida' llamada polarón. El objetivo de esta tesis tiene lugar en el contexto de un CBE diluido formado vapores de átomos ultrafríos, donde, desde un punto de vista histórico, el CBE fue observado experimentalmente por primera vez, y donde las interacciones atómicas subyacentes pueden ser controladas hasta un grado sin precedentes a través de resonancias de Feshbach. Un caso particularmente interesante es el de interacciones fuertes entre la impureza y los bosones, el régimen del límite unitario. Tales sistemas de impurezas se han observado experimentalmente en los últimos años. Sin embargo, debido a la complejidad teórica y a la riqueza del estado condensado unido a las limitaciones experimentales, la naturaleza del sistema compuesto no se entiende por completo para interacciones fuertes. En esta tesis presento dos modelos teóricos que predicen de forma cualitativa nuevos fenómenos. En el primero, extiendo un esquema usado en trabajos previos al mío, incluyendo el efecto de una temperatura finita por debajo del punto de transición para tener en cuenta la naturaleza bifluida de los bosones a tales temperaturas intermedias. Este esquema predice una separación en dos de una única rama de cuasipartículas al aumentar de la temperatura, así como una dependencia general fuerte de la temperatura sobre las propiedades de las cuasipartículas. En el segundo trabajo, desarrollo un modelo variacional diseñado para describir grandes revestimientos de la impureza. Esta estimación predice como para repulsiones intrabosónicas suficientemente débiles la impureza puede ligar una nube macroscópica pero coherente y diluida de bosones de tamaños comparables a la longitud de coherencia del condensado.En la segunda parte de mi tesis, presento trabajos que se enfocan en la interacción entre un condensado y la geometría del recipiente que lo contiene. Algunos de los rasgos conocidos de un condensado son su superfluidez y la cuantización de la vorticidad. Considerando un superfluido contenido en una superficie bidimensional, estudio la dinámica de vórtices puntuales en superficies curvas en el contexto de la teoría de flujo de potencial, con un enfoque en geometrías no simplemente conexas. En un trabajo presentado en esta parte de la tesis acerca de geometrías cilíndricas, derivo el potencial generador de un único vórtice puntual, prediciendo como la dinámica se ve modificada por la cuantización del flujo a lo largo de la circumferencia del cilindro. En particular, este está forzado a moverse siempre a través de su eje longitudinal, aportando un poderoso marcador de superfluidez. En otro trabajo acerca de superficies con forma de toro, así como de superficies relacionadas más generales, derivo el potencial generador tanto de un único como de múltiples pares vórtices - antivórtices y predigo un cambio significativo de dinámicas locales debido a la cuantización macroscópica del flujo y a la c
  

• HÜMBELI, PATRICK: Machine Learning for Quantum Physics and Quantum Physics for Machine Learning
  
  Autor/a: HÜMBELI, PATRICK
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/672085
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 25/03/2021
  Director/a de tesi: ACÍN DAL MASCHIO, ANTONIO
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: VAN NIEUWENBURG, EVERT
       SECRETARI: GRASS, TOBIAS DANIEL
       VOCAL: DUNJKO, VEDRAN
  Resum de tesi: La investigación en la intersección del aprendizaje automático (machine learning, ML) y la física cuántica es una área en crecimiento reciente debido al éxito y las enormes expectativas de ambas áreas. ML es posiblemente una de las tecnologías más prometedoras que ha alterado y seguirá alterando muchos aspectos de nuestras vidas. Es casi seguro que la forma en que investigamos no es una excepción y el ML, con su capacidad sin precedentes para encontrar patrones ocultos en los datos ayudará a futuros descubrimientos científicos. La física cuántica, por otro lado, aunque a veces no es del todo intuitiva, es una de las teorías físicas más exitosas, y además estamos a punto de adoptar algunas tecnologías cuánticas en nuestra vida diaria. La física cuántica de los muchos cuerpos (many-body) es una subárea de la física cuántica donde estudiamos el comportamiento colectivo de partículas o átomos y la aparición de fenómenos que se deben a este comportamiento colectivo, como las fases de la materia. El estudio de las transiciones de fase de estos sistemas a menudo requiere cierta intuición de cómo podemos cuantificar el parámetro de orden de una fase. Los algoritmos de ML pueden imitar algo similar a la intuición al inferir conocimientos a partir de datos de ejemplo. Por lo tanto, pueden descubrir patrones que son invisibles para el ojo humano, lo que los convierte en excelentes candidatos para estudiar las transiciones de fase.Al mismo tiempo, se sabe que los dispositivos cuánticos pueden realizar algunas tareas computacionales exponencialmente más rápido que los ordenadores clásicos y pueden producir patrones de datos que son difíciles de simular en los ordenadores clásicos. Por lo tanto, existe la esperanza de que los algoritmos ML que se ejecutan en dispositivos cuánticos muestren una ventaja sobre su analógico clásico.Estudiamos dos caminos diferentes a lo largo de la vanguardia del ML y la física cuántica. Por un lado, estudiamos el uso de redes neuronales (neural network, NN) para clasificar las fases de la materia en sistemas cuánticos de muchos cuerpos. Por otro lado, estudiamos los algoritmos ML que se ejecutan en ordenadores cuánticos. La conexión entre ML para la física cuántica y la física cuántica para ML en esta tesis es un subárea emergente en ML: la interpretabilidad de los algoritmos de aprendizaje. Un ingrediente crucial en el estudio de las transiciones de fase con NN es una mejor comprensión de las predicciones de la NN, para inferir un modelo del sistema cuántico. Así pues, la interpretabilidad de la NN puede ayudarnos en este esfuerzo. El estudio de la interpretabilitad inspiró además un estudio en profundidad de la pérdida de aplicaciones de aprendizaje automático cuántico (quantum machine learning, QML) que también discutiremos.En esta tesis damos respuesta a las preguntas de cómo podemos aprovechar las NN para clasificar las fases de la materia y utilizamos un método que permite hacer una adaptación de dominio para transferir la "intuición" aprendida de sistemas sin ruido a sistemas con ruido. Para mapear el diagrama de fase de los sistemas cuánticos de muchos cuerpos de una manera totalmente no supervisada, estudiamos un método conocido de detección de anomalías que nos permite reducir la entrada humana al mínimo.También usaremos métodos de interpretabilidad para estudiar las NN que están entrenadas para distinguir fases de la materia para comprender si las NN están aprendiendo algo similar a un parámetro de orden y si su forma de aprendizaje puede ser más accesible para los humanos. Y finalmente, inspirados por la interpretabilidad de las NN clásicas, desarrollamos herramientas para estudiar los paisajes de pérdida de los circuitos cuánticos variacionales para identificar posibles diferencias entre los algoritmos ML clásicos y cuánticos que podrían aprovecharse para obtener una ventaja cuántica.
  

• PADRÓN BRITO, MARÍA AUXILIADORA: Quantum nonlinear optics at the single-photon level with cold Rydberg atoms
  
  Autor/a: PADRÓN BRITO, MARÍA AUXILIADORA
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/672126
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 08/04/2021
  Director/a de tesi: DE RIEDMATTEN, HUGUES
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: BROWAEYS, ANTOINE
       SECRETARI: TARRUELL, LETICIA
       VOCAL: HENNRICH, MARKUS THOMAS
  Resum de tesi: Els fotons són bons candidats per transportar informació quàntica perquè són partícules molt estables: interaccionendèbilment amb el medi i, amb prou feines, entre ells. Això també presenta inconvenients quan es vol processar la informaci óperquè, en aquest cas, és preferible tenir interaccions fotó-fotó. Per exemple, per a aplicacions en repetidors quàntics,aquestes interaccions permetrien mesuraments deterministes d'estats de Bell, produint un augment de la velocitat dedistribució de l'entrellaçament entre dos nodes remots. Fer que dos fotons interactuïn entre ells de manera eficient requereixmapejar-los en un medi no lineal a nivell d'un sol fotó, és a dir, un medi que reacciona de manera diferent quan interactuaamb un sol fotó que quan ho fa amb dos. Una no linealitat tan forta ha estat demostrada amb àtoms de Rydberg, que sónàtoms excitats a un estat amb un nombre quàntic principal alt.En aquesta tesi hem realitzat experiments d'òptica quàntica no lineal emprant conjunts d'àtoms freds de Rydberg, on hemestudiat les propietats de la llum quàntica emesa per aquests àtoms. En primer lloc, vam demostrar no linealitats a nivelld'un sol fotó. Per arribar a aquest estat, vam realitzar diverses millores a la configuraci ó experimental anterior disponible algrup, de les quals va ser especialment rellevant la implementaci ó d'un parany dipolar. La no linealitat quàntica es vaevidenciar mesurant el desagrupament dels fotons de la llum transmesa despr és d'interactuar amb l'estat de Rydberg sotatransparència induïda electromagnèticament (TIE). També vam comprovar la generació de fotons individuals sota demandadesprés d'emmagatzemar estats coherents febles de polsos de llum com excitacions col ·lectives de Rydberg.A continuació vam estudiar la variació de l'estadística de la llum al llarg del pols de sortida despr és de propagar-se a travésdel medi com a polaritons de Rydberg, que s ón estats de superposició de llum i excitacions de Rydberg. Es va demostrarque les propietats al principi i al final del pols eren diferents a les de l'estat estable. En particular, la llum detectada despr ésque el pols d'entrada s'apagués abruptament va donar una supressi ó molt més gran dels esdeveniments de dos fotons. Totseguit, vam investigar com aquest efecte podria usar-se per generar fotons individuals sota demanda. Per a fer-ho, vamanalitzar la qualitat dels fotons individuals detectats a la fi del pols en funci ó de la probabilitat de detectar-los i vam compararels resultats amb els obtinguts emmagatzemant el pols d'entrada com excitacions col ·lectives de Rydberg. D'aquestamanera, vam poder comprovar que els fotons es van generar més eficientment quan vam augmentar la finestra de detecci óa costa de deteriorar l'estadística dels fotons individuals.Finalment, vam investigar la indistingibilitat dels fotons emesos pel nostre conjunt at òmic de Rydberg, una propietat crucialper utilitzar àtoms de Rydberg com a nodes de xarxes quàntiques. També vam comparar els fotons individuals generatsdesprés de l'emmagatzematge en condicions de TIE amb els obtinguts emprant una excitaci ó Raman de dos fotons a l'estatde Rydberg. La indistingibilitat es va medir fent-los interferir amb estats coherents febles de llum en un experiment de Hong-Ou-Mandel. I vam demostrar que, tot i que vam obtenir millors estadístiques dels fotons en condicions de TIE,l'indistingibilitat dels obtinguts amb excitaci ó Raman resultava significativament més gran
  

• PALOMBO BLASCETTA, NICOLA: Deterministic control of nanoantenna and single-photon emitter interaction at the nanoscale
  
  Autor/a: PALOMBO BLASCETTA, NICOLA
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/672092
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 24/03/2021
  Director/a de tesi: VAN HULST, NIEK
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: TONINELLI, COSTANZA
       SECRETARI: EFETOV, DMITRI K.
       VOCAL: FRIMMER, MARTIN
  Resum de tesi: El estudio de la interacción luz-materia a escala nanometrica es un campo de investigación muy prometedor,que da la posibilidad de manipular la interacción con sistemas cuánticos únicos como átomos individuales,moléculas,defectos atómicos o puntos cuánticos,sistemas que pueden emitir un fotón a la vez,los denominados emisores de fotón único (SPE).Desde el punto de vista fundamental, la interacción luz-materia a escala nanometrica permite la exploración de lo ultrapequeño, proporcionando superresolución y descomposición del ensemble Desde el punto de vista aplicado,da la posibilidad de manipular SPEs y controlar sus propiedades ópticas para aplicaciones importantes en el campo del desarrollo de detectores ultrasensibles y comunicaciones cuánticas.Sin embargo,las SPEs ultrapequeñas tienen una sección transversal de absorción relativamente pequeña,lo que hace que su interacción con la luz sea débil.De hecho,incluso en un rayo laser de excitación focalizado hasta el limite de diffraccion a temperatura ambiente,solo absorben un fotón de más de diez millones.En ocasiones,estos emisores tienen baja eficiencia cuántica lo que los hace difíciles de detectar.Además,son ópticamente bastante frágiles y tienden a parpadear y dejar de emitir luz,por lo que no se pueden utilizar altos poderes de iluminación para aumentar su emisión de luz.Las nanoantenas permiten confinar la luz muy por debajo del límite de difracción y mediante un acoplamiento eficiente pueden aumentar la sección transversal de absorción efectiva de las SPEs, permitiendo una excitación efectiva y una imagen de alta resolución.Además,las nanoantenas acopladas a las SPEs modifican la densidad del modo local,acortando la vida del estado excitado de los emisores,aumentando la eficiencia cuántica interna,dando como resultado SPEs brillantes.En esta tesis,estudiamos la interacción de luz y materia a escala nanometrica a través del acoplamiento determinista entre un SPE y una nanoantena,utilizando un control de escala nanométrica.Utilizamos la tecnología de sonda de escaneo para escanear una única nanoantena en las proximidades de un único emisor.Primero,mostramos una nueva sonda de campo cercano basada en un diseño de nanoantena dipolar que proporciona una mayor resolución óptica y topográfica en comparación con el estado de la técnica.A continuación,aplicamos estas nuevas sondas de nanoantena al estudio de únicos defectos atómicos recientemente descubiertos en hBN,SPEs ultraestables en una capa hecha de singulo estrato atomico,ideal para el control a escala nanométrica.A pesar del alto índice de refracción de hBN y la baja sección transversal de absorción del defecto,proporcionamos imágenes de alta resolución de centros de emisión de hBN individuales,mejoradas por la zona de alto campo eléctrico llamada `¿hotspot¿¿ de nuestra sonda de nanoantena.La interacción controlada se demuestra mediante el mapeo de la vida de estado excitado del emisor,que muestra una vida de estado excitado más corta para el caso de emisor-antena acoplados.Finalmente,desarrollamos un mecanismo de confinamiento de luz a una escala inferior a su limite de difraccion basado en la supresión de intensidad por interferencia de campo cercano:generación de puntos fríos`¿coldspots¿¿.Obtenemos estos puntos oscuros mediante la ingeniería de fase de la antena mediante el control de su longitud.Obtenemos imágenes ópticas por primera vez y con alta resolución de los puntos fríos,y medimos la reducción del tiempo de vida de estado excitado de la fluorescencia,la inhibición de emisión del sistema acoplado antena-emisor a pesar de la alta dispersión de luz de la nanoantena metálica.Estos puntos oscuros de baja intensidad y de tamaño inferior al limite de difracción de la onda electromagnética de la luz proporcionan herramientas nuevas para obtener imágenes de alta resolución de SPEs con intensidad de luz ultrabaja y la p
  

• SAEMISCH, LISA CHRISTIN: Large-scale imaging of optical antennas and single molecules
  
  Autor/a: SAEMISCH, LISA CHRISTIN
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/672130
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 15/04/2021
  Director/a de tesi: VAN HULST, NIEK
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: NOVOTNY, LUKAS
       SECRETARI: GARCÍA PARAJO, MARÍA
       VOCAL: WERTZ, ESHTER ALEXANDRA
  Resum de tesi: La interacción entre la luz y la materia tiene una alta importancia en la ciencia fundamental, así como en la tecnología de punta. En última instancia, esto se refiere a la interacción entre un fotón y un sistema cuántico, por ejemplo la absorción oemisión de un fotón por una sola molécula. En condiciones ambientales y temperatura ambiente, esta interacción es muy ineficiente ya que la sección transversal de absorción de una molécula es pequeña en comparación con la longitud de ondade la luz, lo cual inhibe la interacción de muchos fotones y, por lo tanto, limita la detección de absorción, emisión y dispersión. Un problema equivalente, y su solución, se puede encontrar en nuestra vida cotidiana: pequeños circuitoseléctricos (como los que se encuentran, por ejemplo, en nuestros smartphones) están conectados a antenas (de radiofrequencia) para emitir y transferir información de manera eficiente. De manera análoga, las antenas que trabajan en el visible, así llamadas nanoantenas, son una herramienta eficaz para vincular la materia y la luz. La fuerza del acoplamiento de una sola molécula con una nanoantena depende de muchos factores: la superposición del espectro de la resonancia de la antena y de absorción/emisión molecular, la orientación del dipolo de la molécula, la distancia entre la molécula y la nanoantena, etc. Por lo tanto, la interacción fuerte necesita condiciones bastante especiales, que son difíciles de generar. Además, para obtener una imagen completa de la interacción, se necesitan muchos encuentros de una solamolécula con diferentes nanoantenas, por un lado para hacer un estudio stadísticamente relevante que incluya los multiples factores y, por otro lado, para poder observar las menos frequentes interacciones más fuertes, lo que habríapermanecido oculto en experimentos de solo unos pocos encuentros.La idea central de esta tesis es mapear y controlar estadísticamente las interacciones de un gran número de moléculas individuales con diferentes nanoantenas adaptadas, para considerar todos los factores de interacción y así ampliar el conocimiento actual de la interacción mutua. Para este propósito, un microscopio hecho en casa de campo amplio se combina con una gran variedad de nanoantenas fabricadas litográficamente, que son todas probadas por moléculas que se difunden libremente. Así, con el tiempo, se registran millones de encuentros en paralelo.El capítulo 2 introduce el conocimiento y la metodología necesarios para comprender el trabajo de investigación presentado en los capítulos 3 a 5. El capítulo 3 muestra mapas de interacción nanoescalar superresueltos de moléculas y nanoantenas, vinculando la fuerza de interacción con la polarización de emisión e intensidad de cada encuentro. El Capítulo 4 amplía este enfoque al registrar simultáneamente la fluorescencia de emisión y el espectro de cada evento de una sola molécula, revelando una fuerte manipulación espectral. Aquí, se observa una supresión así como una mejora extrema de la banda lateral vibratoria de la molécula utilizada. Además, el mapeo estadístico permite que las moléculas que se difundenlibremente encuentren puntos inusuales de intensidades extremas del campo eléctrico, lo que permite la observación de la espectrometría Raman de superficie mejorada.Finalmente, el capítulo 5 da el primer paso para caracterizar la interacción de la molécula y la nanoantena con alta sensibilidad a través de mediciones de fase. Aquí, un microscopio interferométrico de campo amplio permite la medición de la fase absoluta de nanopartículas y demuestra la distinción de diferentes partículas plasmónicas y dieléctricas a través de su comportamiento de fase. Además, se implementa un novedoso método de excitación de dos colores, capaz deidentificar rápidamente dos tipos de nanopartículas en una imagen de un solo disparo.
  

• URGELL FLORES, CARLOS: New phenomena in high-quality suspended nanotube devices
  
  Autor/a: URGELL FLORES, CARLOS
  Enllaç a la tesi: http://hdl.handle.net/10803/672093
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de lectura: 30/03/2021
  Director/a de tesi: BACHTOLD, ADRIAN
  

  Tribunal:
       PRESIDENT: KONTOS, TAKIS
       SECRETARI: CHANG, DARRICK
       VOCAL: STEELE, GARY
  Resum de tesi: Los nanotubos de carbono (CNTs) han suscitado el interés de la comunidad científica desde su descubrimiento en ladécada de los 90. Son un excelente material para el desarrollo de campos de investigación tan diversos como lananomecánica o el transporte cuántico. Los resonadores mecánicos de nanotubos están dotados de propiedadesexcelentes, incluyendo una masa extremadamente pequeña, una sección transversal ultra estrecha, y funcionamiento en unamplio rango de frecuencias de 10 kHz a 10 GHz. También son fantásticos sensores de la absorción de masas y fuerzas.Sus propiedades de transporte eléctrico son notablemente el largo transporte balístico de los portadores de carga, unafuerte interacción electrón-electrón y el importante papel de los grados de libertad de espín y valle. Es posible observar unancho rango de fenómenos cuánticos que van desde la el efecto tunel de un solo electrón hasta la física de Kondo y lainterferencia de Fabry-Pérot. Cabe señalar que el transporte eléctrico y el movimiento mecánico de los nanotubossuspendidos pueden ser acoplados en gran medida.En la primera parte de esta tesis, presentamos un método de fabricación avanzado ultra-sensitivo que nos permite construiry funcionalizar un cantilever de nanotubo para medidas ópticas. Crecemos una partícula de platino en el extremo delnanotubo con el fin de aumentar la reflexión láser. Para ello, rastreamos la deposición del material en el cantilever a travésdel acoplamiento electromecánico con el haz de electrones durante el proceso.Seguidamente, mostramos medidas de transporte de electrones en dispositivos de alta calidad con una alta transmisi ón.Mientras que las medidas a alta temperatura indican correlaciones electrón-electrón, características de transporte a bajatemperatura apuntan hacia interferencia de Fabry-Pérot. Observamos este efecto tanto al modificar la temperatura como alvariar el voltaje fuente-drenador. Este efecto se atribuye a la relación entre las fluctuaciones y las interacciones cuánticas enun régimen de Fabry-Pérot correlacionado.En la última parte, mostramos que es posible acoplar el movimiento mecánico del CNT al transporte de electrones. Alaplicar una corriente de electrones a través del sistema podemos enfriar o amplificar el movimiento mecánico del modopropio. Enfriamos el nanoresonador hasta 4.6+-2.0 cuantas de vibración. Las inestabilidades presentes en el transporte deelectrones son atribuidas a la autooscilación inducida por la amplificación de retroacción. Estos efectos tienen un origenelectrotermal. Este método puede ser usado en el futuro para enfriar NEMS al régimen cuántico.
  

Darrera actualització: 16/10/2021 05:11:51.

Grups de recerca

• FOTONICA-Grup de Recerca de Fotonica

Professorat

• Acin Dalmaschio, Antonio
• 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
• Mitchell, Morgan
• Papadakis, Georgia
• Pruneri, Valerio
• Sewell, Robert
• Tarruell, Leticia
• Van Hulst, Niek
• Wall, Simon
• Wieser, Stefan