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Tesis en dipòsit públic

Presentació d'al·legacions a una tesi doctoral en el termini d'exposició pública

D'acord amb la Normativa Acadèmica dels Estudis de Doctorat, els doctors i doctores poden sol·licitar l'accés a una tesi doctoral en dipòsit per consultar-la i, si n'hi ha, fer arribar a la Comissió Permanent de l'Escola de Doctorat les observacions i al·legacions que considerin oportunes sobre el contingut.

 

CIÈNCIA I ENGINYERIA DELS MATERIALS

  • BESHARATLOO, HOSSEIN: Micromechanical properties of inorganic multiphase materials
    Autor/a: BESHARATLOO, HOSSEIN
    Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
    Programa: CIÈNCIA I ENGINYERIA DELS MATERIALS
    Departament: (CEM)
    Modalitat: Compendi de publicacions
    Data de dipòsit: 03/03/2021
    Data de FINAL de diposit: 17/03/2021
    Director/a de tesi: LLANES PITARCH, LUIS MIGUEL | ROA ROVIRA, JOAN JOSEP
    Tribunal:
         PRESIDENT: RINALDI, ANTONIO
         SECRETARI: JIMENEZ PIQUÉ, EMILIO
         VOCAL: MSAOUBI, RACHID
    Resum de tesi: Esta tesis esta enfocada en comprender las propiedades micromecánicas de los materiales multifásicos que son indispensables en las aplicaciones de ingeniería actuales. El comportamiento mecánico de estos materiales está dictado por la respuesta intrínseca de cada fase constitutiva, así como por la forma en que actúan entre si. Por lo tanto, una evaluación precisa de las características microestructurales y de las propiedades mecánicas a pequeña escala es clave para comprender el comportamiento macroscópico de estos materiales.Dentro del contexto anterior, el presente estudio pretende ofrecer una investigación sistemática, con el objetivo de evaluar las propiedades mecánicas a pequeña escala de diferentes materiales multifásicos a través de un protocolo basado en nanoindentación masiva y en un análisis estadístico. Esta metodología consta de tres etapas secuenciales: (1) caracterización microestructural, (2) evaluación micromecánica (indentación masiva y análisis estadístico) y la correlación entre microestructura y(3) propiedades mecánicas mediante técnicas avanzadas de caracterización.La caracterización microestructural de los sistemas estudiados se llevó a cabo a través de un análisis de microscopía electrónica de barrido. Este es un paso esencial para determinar los parámetros de ensayo que se utilizarán al implementar las técnicas de nanoindentación masiva, particularmente la profundidad de penetración de las huellas a realizar. Basándose en la información obtenida, se implementaron pruebas de indentación masiva y análisis estadístico de los datos experimentales recopilados para determinar las propiedades locales de varias fases no identificadas. Dicho análisis se complementó con diferentes técnicas de caracterización avanzadas para un análisis más detallado de las características microestructurales. El objetivo principal de este paso final fue definir las fases mecánicamente distintas y no identificadas, teniendo en consideración correlaciones físicas entre las características microestructurales y las propiedades a pequeña escala determinadas.El protocolo propuesto, se implementó en tres materiales diferentes: aceros inoxidables dúplex (DSS), compuestos de nitruro de boro cúbico policristalinos (PcBN) y cermets de Ti(C,N)-FeNi. Estos materiales son representativos de los sistemas metal-metal, cerámica-cerámica y cerámica-metal, respectivamente.En relación a los DDS, se evaluó con éxito la influencia de la ruta de procesamiento en las propiedades mecánicas locales (dureza(H) y módulo de elasticidad (E)) de las fases ¿ y a acero. Adicionalmente, se presentó y validó un nuevo histograma 2D de dureza y el módulo de elasticidad como una herramienta eficaz para correlacionar la microestructura y las propiedades mecánicas intrínsecas de las fases constitutivas de los DSS.El compuesto PcBN formado por partículas de cBN incrustadas dentro de un aglutinante de TiN. Se estudió la correlación de la proporción B/N y la dureza local de las partículas de cBN individuales, atreves de un análisis complementario por medio de microanálisis de rayos X con sonda electrónica de los datos obtenidos mediante la metodología propuesta.Se ha evaluado la influencia de la cantidad relativa de fases (cerámica y metal) y la adición de carbono sobre la dureza local de los cermets de Ti(C,N)-FeNi. Con respecto a las propiedades a pequeña escala de las fases constitutivas, se determinó la dureza intrínseca de partículas de Ti(C,N) y del aglutinante FeNi, mediante el procedimiento de prueba sugerido.Se ha comprobado que la metodología propuesta puede considerarse como protocolo de prueba exitoso para la determinación de propiedades mecánicas a pequeña escala (H y E) de los sistemas multifásicos investigados. Sin embargo, la implementación satisfactoria de esta metodología requiere una consideración minuciosa de los parámetros de ensayo utilizados,

ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ

  • ANITORI, GIORGIO: Risk-based highway bridge inspection intervals
    Autor/a: ANITORI, GIORGIO
    Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
    Programa: ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ
    Departament: (DECA)
    Modalitat: Normal
    Data de dipòsit: 25/02/2021
    Data de FINAL de diposit: 11/03/2021
    Director/a de tesi: CASAS RIUS, JUAN RAMON
    Tribunal:
         PRESIDENT: RAMOS SCHNEIDER, GONZALO
         SECRETARI: SILVA CARVALHO CAMPOS MATOS, JOSE ANTONIO
         VOCAL: TANNER, PETER
    Resum de tesi: Els programes de manteniment d'infraestructures estableixen plans periòdics d'inspecció bàsica en els quals l'estat actual dels ponts té relativament poca importància a l'hora de definir l'interval de temps. L'interval temporal entre dues inspeccions es basa normalment en la practica habitual i en la experiència passada. Per exemple, als Estats Units d'Amèrica una gran part del pressupost de despesa destinat al manteniment de la xarxa d'infraestructures es deriva al pla d'inspeccions biennal de ponts tot i que, aquests, en molts casos mostren bones condicions estructurals. Per això la comunitat enginyeril està interessada en el desenvolupament de protocols que controlin el pla d'inspecció de ponts i que minimitzin els costos associats a traves de criteris racionals. Aquets criteris han de ser capaços de reconèixer els ponts que presenten un risc alt degut a la elevada exposició a processos de deteriorament i a sobrecarrega de tràfic intens i minimitzar els costos d'inspecció associats. La implementació d'estratègies basades en el càlcul del risc permet optimitzar el pressupost total disponible per al manteniment de les xarxes de carreteres.L'objecte d'aquesta tesi doctoral es el desenvolupament d'un procediment racional basat en el càlcul del risc per a estimar l'interval òptim entre dues inspeccions bàsiques. L'estratègia teòrica proposada es fa servir posteriorment per a la aplicació pràctica d'aquests criteris utilitzant dades inicials fàcils d'obtenir per l'usuari final que estigui interessat en aplicar el mètode per a un pont en concret.La metodologia proposada en aquest treball utilitza dades de la xarxa de carreteres de l'estat de Nova York (NYS) als Estats Units d'Amèrica (USA), a partir de mesures de tràfic del tipus Weigh-in-Motion (WIM) i de informacions provinents de la base de dades del National Bridge Inventory (NBI). Aquestes dades es fan servir per a desenvolupar una eina metodològica capaç de calcular la capacitat estructural de superestructures des del punt de vista probabilista i quantificar l'increment de risc al que la societat està sotmesa en cas de decidir incrementar l'interval d'inspecció per damunt dels 2 anys.Per al càlcul dels intervals d'inspecció es fa servir el concepte de risc, que a la vegada es basa en models de càlcul probabilistes. L'interval d'inspecció òptim s'obté minimitzant el risc de fallada obtingut combinant la probabilitat de fallada amb el cost associat. El cost de fallada s'obté estimant els costos potencials relatius com víctimes, ferits, reconstrucció del pont, interrupció del tràfic vehicular, impacte ambiental i cost d'inspecció.Els càlculs duts a terme en aquesta tesi estan basats en dades de la regió del estat de Nova York i limitats a ponts simplement recolzats amb superestructura mixta acer-formigó que constitueix una important tipologia en l'àmbit nord americà. No obstant, els mateixos conceptes poden ser aplicats a altres regions del mon a mesura que la informació necessària estigui a disposició. L'estudi demostra la ineficiència d'utilitzar un interval d'inspecció de dos anys per a tots els ponts i proposa una metodologia simplificada per calcular l'interval d'inspecció recomanat per ser implementat en la pràctica engineril d'una manera senzilla.

ENGINYERIA DEL TERRENY

  • BARBOZA DE VASCONCELOS, RAMON: A double-porosity formulation for the THM behaviour of bentonite-based materials
    Autor/a: BARBOZA DE VASCONCELOS, RAMON
    Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
    Programa: ENGINYERIA DEL TERRENY
    Departament: (DECA)
    Modalitat: Normal
    Data de dipòsit: 03/03/2021
    Data de FINAL de diposit: 17/03/2021
    Director/a de tesi: GENS SOLE, ANTONIO | VAUNAT, JEAN
    Tribunal:
         PRESIDENT: VILLAR GALICIA, MARÍA VICTORIA
         SECRETARI: PRAT CATALAN, PERE
         VOCAL NO PRESENCIAL: LLORET CABOT, MARTI
    Resum de tesi: El comportamiento termo-hidro-mecánico (THM) de las arcillas expansivas ha sido ampliamente estudiado en las últimas décadas debido al uso potencial de bentonitas en barreras de ingeniería (EB) en depósitos geológicos profundos para desechos radiactivos de alta actividad y de larga vida. Desde la post-clausura del repositorio, la EB está sometida a cambios de temperatura, contenido de humedad y tensiones a causa de los procesos acoplados THM que se espera que ocurran en dicho entorno. Los diferentes niveles estructurales presentes en las arcillas expansivas no saturadas requieren el uso de modelos constitutivos que consideren en su formulación matemática la distinción explícita de los distintos tipos de poros a fin de reproducir la evolución estructural de los materiales bentoníticos bajo las complejas trayectorias de cargas THM que tienen lugar durante la vida de un repositorio de residuos nucleares. Se ha desarrollado una formulación THM acoplada, en el marco teórico de la plasticidad clásica y generalizada, que describe el suelo expansivo como dos medios estructurales superpuestos pero distintos. Este planteamiento de modelo de doble porosidad considera que el comportamiento THM del suelo expansivo es descrito por leyes constitutivas que tienen en cuenta los procesos relevantes en cada medio poroso y los mecanismos de interacción que relacionan la deformación y el estado de saturación de las partículas de arcilla activas con la disposición estructural de los agregados de arcilla y con el potencial de agua en los macro poros. Además, la respuesta mecánica del medio poroso bajo cualquier carga THM está intrínsecamente relacionada con la compresibilidad de los minerales de arcilla. Los cambios estructurales irreversibles se atribuyen al mecanismo de carga-colapso (LC) y al acoplamiento estructural micro-macro (mecanismo ß). Los efectos térmicos han sido incorporados a la formulación matemática del modelo de doble estructura, que ha sido implementada en un código de elementos finitos (CODE_BRIGHT) capaz de resolver, de forma totalmente acoplada, el sistema de ecuaciones diferenciales parciales que se originan de las ecuaciones de balance. Se ha empleado un esquema robusto de integración explícito con control automático del incremento de integración y del error para actualizar el tensor de tensiones y las variables de historia. La capacidad del modelo de doble porosidad para predecir la respuesta esperada de las arcillas expansivas en escenarios isotermos y no isotermos se ha comprobado mediante la realización de análisis constitutivos siguiendo trayectorias THM prescritas tanto a volumen constante cuanto en condiciones no confinadas. Además, se han realizado análisis de sensibilidad para verificar la dependencia de la respuesta expansiva de las condiciones iniciales y de la secuencia de aplicación de cargas. Se ha prestado especial atención al papel que desempeña la transferencia de agua entre los dos niveles de poros en el desarrollo del potencial de hinchamiento del medio poroso expansivo. También se ha examinado el desempeño del modelo en la reproducción del comportamiento THM en ensayos a escala de laboratorio mediante la simulación del calentamiento e hidratación de dos columnas de materiales granulares de bentonita seleccionados como potenciales materiales de sellado en la construcción de barreras de ingeniería. La comparación entre los datos experimentales disponibles y los resultados del modelo ha demostrado la capacidad de la presente formulación de doble porosidad de simular los principales aspectos observados en el comportamiento del material expansivo cuando está sometido a trayectorias THM complejas.

ENGINYERIA MECÀNICA, FLUIDS I AERONÀUTICA

  • SARABANDI, SOHEIL: Solving the Nearest Rotation Matrix Problem in Three and Four Dimensions with Applications in Robotics
    Autor/a: SARABANDI, SOHEIL
    Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
    Programa: ENGINYERIA MECÀNICA, FLUIDS I AERONÀUTICA
    Departament: Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (IRI)
    Modalitat: Normal
    Data de dipòsit: 19/02/2021
    Data de FINAL de diposit: 05/03/2021
    Director/a de tesi: THOMAS ARROYO, FEDERICO
    Tribunal:
         PRESIDENT: OTTAVIANO, ERIKA
         SECRETARI: ROS GIRALT, LLUIS
         VOCAL: SALTARÉN PAZMIÑO, ROQUE JACINTO
    Resum de tesi: Dado que la función que aplica a cada cuaternión su matrix de rotación correspondiente es 2 a 1, la inversa de esta función no es diferenciable en todo su dominio. Por consiguiente, a veces se asume erróneamente que todas las inversiones deben contener necesariamente singularidades que surgen en forma de cocientes donde el divisor puede ser arbitrariamente pequeño. Esta idea errónea se aclaró cuando encontramos un nuevo método de conversión sin división. Este resultado desencadenó el trabajo de investigación presentado en esta tesis. A primera vista, la conversión de matriz a cuaternión no parece un problema relevante. En realidad, la mayoría de los investigadores lo consideran un problema bien resuelto cuya revisión no es probable que proporcione nuevos resultados en ningún área de interés práctico. Sin embargo, mostramos en esta tesis cómo la resolución del problema de la matriz de rotación más cercana según la norma de Frobenius se puede reducir a una conversión de matriz a cuaternión. Muchos problemas, como el de la calibración mano-cámara, el de la estimación de la pose de una cámara, el de la identificación de una ubicación, el del solapamiento de imágenes, etc. requieren encontrar la matriz de rotación más cercana a una matriz dada. Por lo tanto, la conversión de matriz a cuaternión se vuelve de suma importancia. Mientras que una rotación en 3D se puede representar mediante un cuaternión, una rotación en 4D se puede representar mediante un cuaternión doble. Como consecuencia, el cálculo de la matriz de rotación más cercana en 4D, utilizando nuestro enfoque, sigue esencialmente los mismos pasos que en el caso 3D. Aunque el caso 4D pueda parecer de interés teórico únicamente, mostramos en esta tesis su relevancia práctica gracias a una función poco conocida que relaciona desplazamientos en 3D con rotaciones en 4D. En esta tesis nos centramos en la obtención de soluciones de forma cerrada, en particular aquellas que solo requieren las cuatro operaciones aritméticas básicas porque se pueden implementar fácilmente en microcomputadores con recursos computacionales limitados. Además, los métodos de forma cerrada son preferibles por al menos dos razones: proporcionan la respuesta más significativa porque permiten analizar la influencia de cada variable en el resultado; y su costo computacional, en términos de operaciones aritméticas, es fijo y evaluable de antemano. De hecho, hemos derivado nuevos métodos de forma cerrada diseñados específicamente para resolver el problema de la calibración mano-cámara y el del registro de nubes de puntos cuya eficiencia supera la de todos los métodos anteriores.

FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA

  • AZNAR LUQUE, ARACELI: Barocaloric effects at first-order phase transitions
    Autor/a: AZNAR LUQUE, ARACELI
    Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
    Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA
    Departament: Departament de Física Aplicada (FA)
    Modalitat: Embargament temporal
    Data de dipòsit: 24/02/2021
    Data de FINAL de diposit: 10/03/2021
    Director/a de tesi: LLOVERAS MUNTANE, POL MARCEL | TAMARIT MUR, JOSE LUIS
    Tribunal:
         PRESIDENT: VIVES SANTA EULÀLIA, EDUARD
         SECRETARI: MACOVEZ, ROBERTO
         VOCAL: GONZALEZ SILVEIRA, MARTA
    Resum de tesi: Els sistemes de refrigeració actuals, basats en cicles de compressió de gasos, fan servir refrigerants com els HFCs, que presenten un PEG (potencial d¿escalfament global) milers de vegades major que el del CO2. Atesa la necessitat de frenar l¿emissió de gasos d¿efecte hivernacle, especialment en un context de creixent demanda mundial de refrigeració, la recerca de materials ecològics esdevé urgent.Els efectes calòrics en l¿estat sòlid han estat proposats com a potencials alternatives a les tecnologies de refrigeració actuals. Aquests efectes poden esdevenir gegants sota l¿aplicació cíclica d¿un camp extern, que indueix canvis en l¿entropia i la temperatura associades a una transició de fase de primer ordre. En aquesta tesi ens enfoquem en els efectes calòrics obtinguts mitjançant pressió hidrostàtica (barocalòrics, BC), que permeten treballar amb pols i que per tant eviten problemes relacionats amb la fatiga. Altrament, gran varietat de materials amb efectes BC poden ser emprats amb finalitats refrigeratives degut a la possibilitat de treballar amb pols i a que aquests efectes estan associats a qualsevol transició de fase que impliqui un canvi de volum.S¿ha dut a terme l¿estudi BC de materials pertanyents a 4 famílies de compostos: Cristalls plàstics (PC), perovskites híbrides orgàniques-inorgàniques (HOIP), aliatges magnètics i un conductor superiònic. La selecció dels compostos no és arbitrària, sinó que recau en característiques que ens anticipen un bon comportament BC, com grans canvis d¿entropia a la transició, sensibilitat de la temperatura de transició respecte la pressió i histèresis tèrmiques petites. Una histèresi petita evita pèrdues relacionades amb el cicle de refrigeració i assegura canvis de pressió més petits a partir de les quals observem reversibilitat. Finalment, altres propietats s¿han de considerar al dissenyar un equip de refrigeració: la densitat, conductivitat tèrmica i costos de producció.Els efectes BC són obtinguts mitjançant la combinació dels mètodes quasi-directe i indirecte. Primer, es duen a terme mesures de calorimetria a pressió atmosfèrica i a altes pressions (DSC i DTA, respectivament), juntament amb experiments de rajos-X i dilatometria. Aleshores podem construir les corbes d¿entropia isobàriques, a partir de les quals s¿obtenen els efectes BC. A més, hem posat especial èmfasi en la reversibilitat, ja que ha de ser possible dur a terme cicles complets en un sistema de refrigeració real.Dins la família dels PC, hem estudiat materials derivats de l¿adamantà (1- and 2-adamantanol) i del neopentà (neopentylglycol, neopentyl alcohol, pentaglycerine, tris(hydroxymethyl)aminomethane and 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol). S¿han obtingut resultats colossals de canvis d¿entropia reversibles isoterms entre 300-500 JK-1kg-1 i 150-500 JK-1kg-1 pels derivats del neopentà i adamantà respectivament. Aquest valors estan associats amb canvis de temperatura adiabàtics entre 10-20 K per canvis de pressió de ~2.5 kbar.Els compostos estudiats de la família dels HOIPs ([TMA](Mn(N3)3) and [TMA]2(NaFe(N3)6)) presenten valors gegants de ~100 J K-1 kg-1 amb 15-20 K per canvis de pressió de ~2 kbar. És important emfatitzar els baixos canvis de pressió necessaris per obtenir reversibilitat, que són ~0.1 kbar.Pel que fa als aliatges magnètics, s¿han estudiat el MnCoGeB0.03, Mn3NiN, Mn3(Zn0.45In0.55)N i Ni50Mn31.5Ti18.5. No obstant, només el MnCoGeB0.03 i el Mn3(Zn0.45In0.55)N presenten reversibilitat. Mostren valors ~25 J K-1 kg-1 i 4-10 K per canvis de pressió de ~3 kbar.Per acabar, el AgI, l¿únic conductor superiònic, assoleix ~50 J K-1 kg-1 i ~10 K per canvis de pressió de 2 kbar. Aquest resultats esdevenen els més destacats quan es normalitzen pel volum. Finalment, hem representat vàries figures comparatives en que avaluem els materials estudiats entre ells i amb altres compostos prèviament public
  • CIKOJEVI¿, VIKTOR: Ab-initio quantum Monte Carlo study of ultracold atomic mixtures
    Autor/a: CIKOJEVI¿, VIKTOR
    Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
    Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA
    Departament: Departament de Física (FIS)
    Modalitat: Conveni Cotutela
    Data de dipòsit: 26/02/2021
    Data de FINAL de diposit: 12/03/2021
    Director/a de tesi: BORONAT MEDICO, JORDI | VRANJES MARKIC, LEANDRA
    Tribunal:
         PRESIDENT: BULJAN, HRVOJE
         SECRETARI: MASSIGNAN, PIETRO ALBERTO
         VOCAL: TARRUELL, LETICIA
    Resum de tesi: Hemos investigado las propiedades de las mezclas de condensados ¿¿de Bose-Einstein en el límite de temperatura cero. Para ello hemos usado métodos cuánticos de Monte Carlo (QMC) y la teoría del funcional de la densidad (DFT) con el objetivo de comprender la física más allá de la teoría del campo medio en las mezclas bosónicas. En particular, se estudiaron las gotas de líquido cuántico originadas con interacciones atractivas entre especies distinats y repulsivas entre especies iguales. Observamos contribuciones significativas más allá de la teoría de Lee Huang Yang (LHY) que afectan a la energía, la densidad de saturación y la tensión superficial. Calculamos el número crítico de átomos en gotitas en el espacio libre para un número total de átomos N entre N = 30 y N = 2000. Obtuvimos resultados de la tensión superficial para tres valores de las interacciones atractivas entre especies. Para un sistema homogéneo, se realizaron cálculos extensos de las ecuaciones de estado y reportamos la influencia de los efectos de rango finito en la teoría, más allá de Bogoliubov. En sistemas que interactúan con un rango efectivo pequeño (grande), observamos contribuciones repulsivas (atractivas) a la energia más allá de LHY. Para las gotitas en una mezcla de 39K átomos, que se observaron experimentalmente por primera vez en ICFO, se realizaron los cálculos de ecuaciones de estado. Combinando funciones obtenidas de QMC con DFT, explicamos la discrepancia en la estimación del número crítico de átomos, entre la teoría de campo medio y los resultados experimentales, mediante la inclusión adecuada del rango efectivo en los modelos de interacción entre partículas. Se investigó la influencia de los efectos de rango finito en los modos monopolar y cuadrupolar en gotas cuánticas de 39K. Predijimos una desviación significativa en las frecuencias de excitación al entrar en un régimen más correlacionado. Finalmente, se estudió el diagrama de fase de mezclas bosóncas repulsivas en una trampa armónica esférica utilizando cálculos de Quantum Monte Carlo. Se obtuvieron los perfiles de densidad y se probó la existencia de tres fases: separación de condensados ¿¿en dos lóbulos, una fase completamente mezclada y una fase separada con capas esféricas. Una comparación con las soluciones de Gross-Pitaevskii mostró una gran desviación en el régimen de gran desequilibrio de masas e interacciones fuertes. Finalmente, mostramos la presencia de universalidad en los perfiles de densidad, con respecto a la longitud de dispersión en onda S, y encontramos evidencia numérica del factor de escala de Gross-Pitaevskii más allá del régimen de aplicabilidad de las propias ecuaciones de Gross-Pitaevskii.

FOTÒNICA

  • PADRÓN BRITO, MARÍA AUXILIADORA: Quantum nonlinear optics at the single-photon level with cold Rydberg atoms
    Autor/a: PADRÓN BRITO, MARÍA AUXILIADORA
    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: 19/02/2021
    Data de FINAL de diposit: 05/03/2021
    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
    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: 24/02/2021
    Data de FINAL de diposit: 10/03/2021
    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
  • URGELL FLORES, CARLES: New phenomena in high-quality suspended nanotube devices
    Autor/a: URGELL FLORES, CARLES
    Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
    Programa: FOTÒNICA
    Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
    Modalitat: Normal
    Data de dipòsit: 25/02/2021
    Data de FINAL de diposit: 11/03/2021
    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.

TEORIA DEL SENYAL I COMUNICACIONS

  • GIRBAU XALABARDER, ANDREU: Sports broadcasting and multiple object tracking with deep learning methods
    Autor/a: GIRBAU XALABARDER, ANDREU
    Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
    Programa: TEORIA DEL SENYAL I COMUNICACIONS
    Departament: Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions (TSC)
    Modalitat: Confidencialitat
    Data de dipòsit: 19/02/2021
    Data de FINAL de diposit: 05/03/2021
    Director/a de tesi: MARQUES ACOSTA, FERNANDO | GIRÓ NIETO, XAVIER | RIUS FERRER, IGNASI
    Tribunal:
         PRESIDENT: SALGADO ALVAREZ DE SOTOMAYOR, LUIS
         SECRETARI: SALEMBIER CLAIRON, PHILIPPE
         VOCAL: CALDERERO PATINO, FELIPE
    Resum de tesi: Des de fa menys de deu anys, les tècniques basades en ¿deep learning¿ van començar a dominar molts camps diferents, revolucionant les possibilitats de la intel·ligència artificial. Veient el seu potencial, l'industria va comenc¸ar a invertir per aplicar aquestes tecnologies com a components clau per l¿estratègia de l¿empresa. Aquesta tesi ha estat desenvolupada en el context d¿AutomaticTV. Durant aquest període, el focus principal ha estat la transferència de coneixement entre l¿acadèmia i la indústria, el desenvolupament d¿eines per explotar aquest coneixement, l¿exploració de noves tècniques per futurs reptes i, des d¿una perspectiva de recerca acadèmica, contribucions al problema del seguiment de múltiples objectes ¿multiple object tracking¿.La primera part d¿aquesta tesi es centra en la introducció de tecnologies basades en deep learning a AutomaticTV, una empresa dedicada a l¿automatització de l¿anàlisi i retransmissió d¿esports, i al desenvolupament de les eines que ho envolten.La segona part d¿aquesta tesi presenta les contribucions fetes al repte del seguiment de múltiples objectes. Presentem TrajE, un estimador de trajectòries basat en ¿mixture density networks¿ i ¿beam search¿, utilitzat per millorar les prestacions de tècniques existents pel seguiment de múltiples objectes, i introdui¨m un pas de reconstrucció d¿oclusions fent servir la trajectòria estimada. Afegint TrajE a un ¿multiple object tracker¿, CenterTrack, fem que les seves prestacions millorin un 6.3 i 1.8 punts en puntuacions de MOTA i IDF1 respectivament, esdevinguent el nou estat de la qu¨estió al dataset de MOTChallenge.

Darrera actualització: 04/03/2021 06:03:35.