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Abelian subalgebras and ideals of maximal dimension in Lie algebras
(2012-03-27) Ceballos González, Manuel; Núñez Valdés, Juan; Tenorio Villalón, Ángel Francisco; Universidad de Sevilla. Departamento de Geometría y Topología
En esta tesis se han estudiado subálgebras e ideales abelianos de álgebras de Lie, considerando dos invariantes, llamados alfa y beta, que representan el máximo entre la dimensión de todas las subálgebras abelianas (ideales para la beta) de un álgebra de Lie. Hemos desarrollado un estudio teórico en el capítulo dos, con algunos límites generales y propiedades. Después de eso, se han estudiado los casos de codimensión 1, 2 y 3. También hemos tratado la obtención de subálgebras abelianas y los ideales de varias familias específicas de álgebras de Lie resolubles. Después, hemos implementado un método algorítmico para calcular el valor de los invariantes alfa y beta, así como un representante de ellos. Y por último, mostramos algunas aplicaciones.
Aislamiento y caracterización de formas de materia orgánica refractaria en sedimentos marinos. Implicaciones ambientales
(2007-06-22) Rosa Arranz, José María de la; González Vila, Francisco Javier; González Pérez, José Ángel; Universidad de Sevilla. Departamento de Química orgánica
Debido a la amenaza del calentamiento global se ha despertado un enorme interés por el estudio de los factores y mecanismos que determinan la acumulación de formas estables de Carbono y los procesos para mitigar las emisiones de CO2. Las formas de materia orgánica refractaria (MOR), y dentro de ellas especialmente el Carbón Negro o "Black Carbon" (BC), juegan un papel muy importante en el ciclo de l Carbono. Esto nos lleva a la necesidad de avanzar en la caracterización estructural y cuantificación de la MORT. Teniendo en cuenta estos antecedentes, en la presente Tesis Doctoral se lleva a cabo una completa revisión de las metodologías existentes para la detección de BC, exponiendo las virtudes y defectos de cada una de ellas. Asimismo, se aborda la caracterización y cuantificación de BC en muestras de referencia seleccionadas. Por otra parte, teniendo en cuenta el enorme interés medioambiental del estudio de las formas de MOR en muestras naturales, en la Tesis se presenta un completo estudio de caracterización de formas de MOR extraídas de sedimentos recientes de la costa de Huelva (España), en un entorno de una gran importancia medioambiental. Además, se aplica una metodología específica para cuantificar el BC acumulado en los sedimentos estudiados.
Alteraciones de la vía de transducción de señales que conducen a la fosforilación de la Pepc y sus implicaciones en la tolerancia a la salinidad [
(2007) Monreal Hermoso, José Antonio; Echevarría Ruiz de Vargas, Cristina; García-Mauriño Ruiz-Berdejo, Sofía; Universidad de Sevilla. Departamento de Biología Vegetal y Ecología
Análisis del crecimiento y la respuesta óptica en alta energía de cristales fotónicos coloidales
(2010-12-17) Lozano Barbero, Gabriel Sebastián; Míguez García, Hernán Ruy; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
El trabajo descrito en esta memoria es el resultado de cuatro años de investigación en el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla bajo la dirección de Hernán Míguez y versa sobre el crecimiento y las propiedades ópticas de las láminas delgadas de ópalo artificial obtenidas mediante deposición vertical.En el Capítulo 2 se presenta el primer modelo analítico que describe la dinámica de crecimi ento de una lámina delgada de cristal coloidal y se describe la relación entre el crecimiento de estas estructuras autoensambladas y los defectos intrínsecos inherentes al proceso de fabricación.En el Capítulo 3 se analiza la respuesta espectral de los ópalos artificiales cuando la longitud de onda de la radiación incidente es del orden de la periodicidad de la red y se estudia la interacción en este rango energético entre el desorden y el tamaño finito de las estructuras.En el Capítulo 4 se presenta un análisis de los haces difractados por los ópalos artificiales, identificando cada orden de acuerdo con su vector de la red recíproca asociado y midiendo la dependencia espectral y angular de su eficiencia.En el Capítulo 5 se presentan los resultados de un análisis óptico de la estructura según la cual se ordenan los ópalos artificiales.En el Capítulo 6 se describe tanto la propagación lenta de fotones y la generación de luz en el rango de alta energía como la modificación de la luminiscencia de un material activo incluido como defecto en un cristal fotónico tridimensional.
Una aproximación multinivel para el diseño sistemático de circuitos integrados de radiofrecuencia.
(2018-04-13) Moreira de Passos, Fabio; Fernández Fernández, Francisco Vidal; Roca Moreno, Elisenda; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo
En un mercado bien establecido como el de las telecomunicaciones, donde se está evolucionando hacia el 5G, se estima que hoy en día haya más de 2 Mil Millones de usuarios de Smartphones. Solo de por sí, este número es asombroso. Pero nada se compara a lo que va a pasar en un futuro muy próximo. El próximo boom tecnológico está directamente conectado con el mercado emergente del internet of things (IoT). Se estima que, en 2020, habrá 20 Mil Millones de dispositivos físicos conectados y comunicando entre sí, lo que equivale a 4 dispositivos físicos por cada persona del planeta. Debido a este boom tecnológico, van a surgir nuevas e interesantes oportunidades de inversión e investigación. De hecho, se estima que en 2020 se van a invertir cerca de 3 Mil Millones de dólares solo en este mercado, un 50% más que en 2017. Todos estos dispositivos IoT tienen que comunicarse inalámbricamente entre sí, algo en lo que los circuitos de radiofrecuencia (RF) son imprescindibles. El problema es que el diseño de circuitos RF en tecnologías nanométricas se está haciendo extraordinariamente difícil debido a su creciente complejidad. Este hecho, combinado con los críticos compromisos entre las prestaciones de estos circuitos, tales como el consumo de energía, el área de chip, la fiabilidad de los chips, etc., provocan una reducción en la productividad en su diseño, algo que supone un problema debido a las estrictas restricciones time-to-market de las empresas. Es posible concluir, por tanto, que uno de los ámbitos en los que es tremendamente importante centrarse hoy en día, es el desarrollo de nuevas metodologías de diseño de circuitos RF que permitan al diseñador obtener circuitos que cumplan con especificaciones muy exigentes en un tiempo razonable. Debido a las complejas relaciones entre prestaciones de los circuitos RF (por ejemplo, ruido de fase frente a consumo de potencia en un oscilador controlado por tensión), es fácil comprender que el diseño de circuitos RF es una tarea extremadamente complicada y debe ser soportada por herramientas de diseño asistido por ordenador (EDA). En un escenario ideal, los diseñadores tendrían una herramienta EDA que podría generar automáticamente un circuito integrado (IC), algo definido en la literatura como un compilador de silicio. Con esta herramienta ideal, el usuario sólo estipularía las especificaciones deseadas para su sistema y la herramienta generaría automáticamente el diseño del IC listo para fabricar (lo que se denomina diseño físico o layout). Sin embargo, para sistemas complejos tales como circuitos RF, dicha herramienta no existe. La tesis que se presenta, se centra exactamente en el desarrollo de nuevas metodologías de diseño capaces de mejorar el estado del arte y acortar la brecha de productividad existente en el diseño de circuitos RF. Por lo tanto, con el fin de establecer una nueva metodología de diseño para sistemas RF, se han de abordar distintos cuellos de botella del diseño RF con el fin de diseñar con éxito dichos circuitos. El diseño de circuitos RF ha seguido tradicionalmente una estrategia basada en ecuaciones analíticas derivadas específicamente para cada circuito y que exige una gran experiencia del diseñador. Esto significa que el diseñador plantea una estrategia para diseñar el circuito manualmente y, tras varias iteraciones, normalmente logra que el circuito cumpla con las especificaciones deseadas. No obstante, conseguir diseños con prestaciones óptimas puede ser muy difícil utilizando esta metodología, ya que el espacio de diseño (o búsqueda) es enorme (decenas de variables de diseño con cientos de combinaciones diferentes). Aunque el diseñador llegue a una solución que cumpla todas las especificaciones, nunca estará seguro de que el diseño al que ha llegado es el mejor (por ejemplo, el que consuma menos energía). Hoy en día, las técnicas basadas en optimización se están utilizando con el objetivo de ayudar al diseñador a encontrar automáticamente zonas óptimas de diseño. El uso de metodologías basadas en optimización intenta superar las limitaciones de metodologías previas mediante el uso de algoritmos que son capaces de realizar una amplia exploración del espacio de diseño para encontrar diseños de prestaciones óptimas. La filosofía de estas metodologías es que el diseñador elige las especificaciones del circuito, selecciona la topología y ejecuta una optimización que devuelve el valor de cada componente del circuito óptimo (por ejemplo, anchos y longitudes de los transistores) de forma automática. Además, mediante el uso de estos algoritmos, la exploración del espacio de diseño permite estudiar los distintos y complejos compromisos entre prestaciones de los circuitos de RF. Sin embargo, la problemática del diseño de RF es mucho más amplia que la selección del tamaño de cada componente. Con el objetivo de conseguir algo similar a un compilador de silicio para circuitos RF, la metodología desarrollada en la tesis, tiene que ser capaz de asegurar un diseño robusto que permita al diseñador tener éxito frente a medidas experimentales, y, además, las optimizaciones tienen que ser elaboradas en tiempos razonables para que se puedan cumplir las estrictas restricciones time-to-market de las empresas. Para conseguir esto, en esta tesis, hay cuatro aspectos clave que son abordados en la metodología: 1. Los inductores integrados todavía son un cuello de botella en circuitos RF. Los parásitos que aparecen a altas frecuencias hacen que las prestaciones de los inductores sean muy difíciles de modelar. Existe, por tanto, la necesidad de desarrollar nuevos modelos más precisos, pero también muy eficientes computacionalmente que puedan ser incluidos en metodologías que usen algoritmos de optimización. 2. Las variaciones de proceso son fenómenos que afectan mucho las tecnologías nanométricas, así que para obtener un diseño robusto es necesario tener en cuenta estas variaciones durante la optimización. 3. En las metodologías de diseño manual, los parásitos de layout normalmente no se tienen en cuenta en una primera fase de diseño. En ese sentido, cuando el diseñador pasa del diseño topológico al diseño físico, puede que su circuito deje de cumplir con las especificaciones. Estas consideraciones físicas del circuito deben ser tenidas en cuenta en las primeras etapas de diseño. Por lo tanto, con el fin de abordar este problema, la metodología desarrollada tiene que tener en cuenta los parásitos de la realización física desde una primera fase de optimización. 4. Una vez se ha desarrollado la capacidad de generar distintos circuitos RF de forma automática utilizando esta metodología (amplificadores de bajo ruido, osciladores controlados por tensión y mezcladores), en la tesis se aborda también la composición de un sistema RF con una aproximación multinivel, donde el proceso empieza por el diseño de los componentes pasivos y termina componiendo distintos circuitos, construyendo un sistema (por ejemplo, un receptor de radiofrecuencia). La tesis aborda los cuatro problemas descritos anteriormente con éxito, y ha avanzado considerablemente en el estado del arte de metodologías de diseño automáticas/sistemáticas para circuitos RF.
Attractors for nonlinear and non-autonomous parabolic PDES in unbounded domains
(2011-09-01) Anguiano Moreno, María; Caraballo Garrido, Tomás; Real Anguas, José; Valero Cuadra, José; Universidad de Sevilla. Departamento de Ecuaciones Diferenciales y Análisis Numérico
Este trabajo está dividido en cinco capítulos. En los Capítulos 1 y 3, se trata la parte teórica de los sistemas dinámicos no autónomos dentro del marco de los procesos y de los sistemas dinámicos no autónomos multivaluados. Por otro lado, en los Capítulos 2, 4 y 5, se aplica esta teoría a tres problemas para una ecuación de reacción-difusión no autónoma.En el Capítulo 1 se ofrece una visión de la teoría sobre atractores pullback. Este capítulo está dividido en dos secciones. En la Sección 1.1 recordamos algunas deﬁniciones y conceptos dentro del marco de los procesos y desarrol¬lamos algunos resultados previos necesarios para demostrar el teorema prin¬cipal de existencia de atractores pullback. En la Sección 1.2 demostraremos el resultado más relevante de este capítulo sobre la existencia de atractores pullback minimales, el Teorema 1.11, y relacionamos el atractor pullback de ﬁjos acotados con el atractor pullback para una clase, D, de familias parametrizadas en tiempo. Nuestro objetivo en el Capítulo 3 es exponer una generalización de los resultados del Capítulo 1 dentro del marco de los sistemas multivaluados. Para ello, es necesario redeﬁnir los conceptos dentro del marco de los sistemas dinámicos no autónomos multivaluados (ver Sección 3.1). En la Sección 3.2 se muestra un resultado de existencia de atractores pullback minimales, el Teorema 3.10, donde el nuevo resultado es el apartado sobre el carácter conexo del atractor pullback. Se relacionan, igual que en el Capítulo 1, el atractor pullback de ﬁjos acotados con el atractor pullback para una clase de familias parametrizadas en tiempo. Al no tener unicidad en el problema de Cauchy, es interesante considerar la Propiedad Kneser para este problema, es decir, la compacidad y conexión del conjunto de valores alcanzados por las soluciones en cualquier instante de tiempo. En este sentido, asumiendo una condición adicional en las hipótesis del término no lineal f, en la Sección 4.4 probamos la propiedad Kneser para nuestro problema (19) mejorando el método usado en el artículo [64]. Usando esta propiedad somos capaces de demostrar, en el Teorema 4.25 y la Nota 4.26, la conexión de los atractores pullback asociados al problema (19). Un caso que no ha sido considerado todavía en la literatura matemática, hasta donde nosotros conocemos. En la Sección 4.6, usando una técnica similar a la usada para el problema (19), mejoramos los resultados del artículo [64]. Finalmente, en la última sección del Capítulo 4, aplicamos estos resultados a una ecuación logística generalizada. Todos estos resultados relacionados con la Propiedad Kneser pueden encontrarse en Anguiano et al. [9]. El siguiente objetivo que nos planteamos es considerar una ecuación de reacción-difusión no autónoma con condiciones dinámicas en la frontera. Desde nuestro conocimiento, no parece haber en la literatura ningún estudio sobre la existencia de atractores pullback para este tipo de problema.Asumiendo ciertas hipótesis sobre f y g, probamos en la Sección5.2 la existencia y unicidad de solución del problema (20). Usando un resul¬tado de dependencia continua, que se prueba en la Sección 5.3, concluimos en el Teorema 5.14 la existencia de atractores pullback minimales para (20). Para ello deﬁnimos previamente el proceso como la única solución del problema y usamos la teoría pullback desarrollada en el Capítulo 1. Estos resul¬tados pueden encontrarse en Anguiano et al. [8].Cabe destacar que tanto en el Capítulo 2, como en los Capítulos 4 y 5, demostramos la existencia de atractores pullback minimales en el marco de los universos de conjuntos acotados ﬁjos y de las familias parametrizadas en tiempo. La relación entre estas familias también se discute en dichos capítulos.
Bifurcaciones de Órbitas Periódicas y Conjuntos Invariantes en Sistemas Dinámicos Lineales a Trozos
(2012) Fernández García, Soledad; Carmona Centeno, Victoriano; Freire Macías, Emilio; Universidad de Sevilla. Departamento de Matemática Aplicada II (ETSI)
This year is the 100th anniversary of the death of Jules Henri Poincaré (Nancy, France, 29 April 1854-Paris, France, 17 July 1912), the founding father of Dynamical Systems theory. In mathematics, he is known as The Last Universalist, since he excelled in all fields of the discipline during his life. As it is well-known, the motivation of part of his work was the Celestial Mechanics [82, 83] and more specifically, the three-body problem. Within these more than 100 years, the Dynamical Systems theory has become one of the most important topics of interest for the scientific community. This is mainly due to the broad field of application. Although the first applications of Poincaré"™s ideas were in engineering, more concretely in electronic circuits and control theory in the 20"™s (Appleton and Van der Pol [3, 4, 93], Cartan [27], Liénard [69], Andronov and Pontryaguin [1, 2]), nowadays the applications go from engineering to biomathematics, (such as neural networks [63, 95]) passing through financial problems and social behaviors [84]. Among dynamical systems, in the last years we have attended to the expansion of the field of Piecewise-Smooth dynamical systems. First examples of the use of piecewise-smooth functions (in particular, piecewise linear) are found in the 1937 book of Andronov, Vitt and Khaikin [1], where they used it to model electronic, mechanical and control systems (saturation functions, impacts, switching...). Since then, the capability of piecewise-smooth systems to model a multitude of phenomena has been proven. In the 2008 published book of Mario di Bernardo et al. [35] they revise the state of the art of piecewise-smooth systems and we can find a huge number of references. In the framework of piecewise-smooth dynamical systems, there exists a class that is worth mentioning: the Piecewise Linear (PWL) Systems. As we have just said, the first examples of their use can be found in [1]. The importance of PWL systems is due, inter alia, to their ability to model faithfully real applications (neuron models [5, 33, 86], Chua"™s circuit [81], Colpitts"™s oscillator [74], Wien-Bridge oscillator [62, 76]), to reproduce bifurcations of differential systems and to show new behaviors, impossible to obtain under differentiability hypothesis (the behavior around the Teixeira singularity [90, 91], the continuous matching of two stable linear systems can be unstable [26]...). Furthermore, although the system can be integrated in each zone of linearity, which allows us to obtain explicitly some geometric and dynamical basic elements, it is not possible to obtain the general solution of the system and the classical theory of differential systems cannot be applied to PWL systems. Therefore, it is necessary creating a new theory to tackle PWL systems. The first step to analyze PWL systems is their simplification and reduction to a canonical form [13, 22, 45, 60, 61]. In this thesis, we focus our attention, mainly, on two-zonal three-dimensional continuous and planar discontinuous PWL systems. The work is split into six chapters. In the first section of the introductory Chapter 1, we show the canonical forms of the systems object of study along this work and we do it by classifying the systems from the point of view of the control notions (observability and controllability), as it was performed in [13, 22]. In a second step, the dynamical behavior must be studied. The analysis begins usually by finding the equilibrium states, i.e., the equilibrium points of the system and their stabilities. After that, the objective is the searching of periodic behaviors, that is, periodic orbits. This is neither an easy task in a differential system in general, nor in a piecewise-smooth system. A usual technique is the construction of the so-called Poincaré map, which in the case of PWL systems is defined through the composition of some transition maps, the Poincaré half-maps [56, 59, 72], defined in each zone of linearity. The second section of Chapter 1 is devoted to defining the Poincaré map for continuous PWL systems. As we have just commented, the analysis of periodic orbits in piecewise-smooth systems is not obvious. One of the aims of this essay is to shed light on this problem, by using different techniques to analyze the existence, bifurcations and stabilities of periodic orbits in planar and three-dimensional PWL systems. To find periodic orbits in planar smooth systems it is well-known the Melnikov theory [8], sometimes called Malkin-Loud theory [73, 75, 78]. The most important property that a family of systems must fulfill to apply the Melnikov theory is the existence of a system of the family having a continuum of periodic orbits, homoclinic connections or heteroclininic cycles. The Melnikov method was generalized to planar continuous piecewise-smooth systems in [13]. In Chapter 2 of this thesis, we generalize the Melnikov theory to hybrid systems (mixture between a flow and a map [35]) and we apply it to discontinuous PWL systems with two zones of linearity and to continuous PWL systems with three zones.
Biochars derived from crop residues and green waste as soil amendment for the recovery of the functionality of trace elements polluted soils
(2021-05-13) Campos Díaz de Mayorga, Paloma; Knicker, Heike E.; Rosa Arranz, José María de la; Universidad de Sevilla. Departamento de Cristalografía, Mineralogía y Química Agrícola
According to estimates, 2.5 million sites in Europe are potentially contaminated. Contaminants, such as trace elements, can be introduced into the environment by human activities. Trace elements are persistent and not biodegradable, consequently they accumulate and threaten soil health and the food chain, in particular if they are bioavailable and occur at elevated concentrations. Common approaches for remediation of such soils include the removal of the polluted soil regions, in the most cases the topsoil, and the off-site clean-up by washing or incineration. However, those strategies are costly and result in a considerable loss of soil. Alternative on-site techniques imply immobilization by precipitation as indissoluble salts or adsorption, for example to organic residues such as compost as well as phytoremediation. Whereas the latter is limited by the tolerance of the plants to the trace element concentration and the respective conditions of the polluted soils (i.e. acidity), the first bears the danger of quick remobilization as a consequence of biodegradation of the amendment. In order to circumvent this problem, several recent studies propose the application of biochar, the solid product of the pyrolysis of biomass, for the remediation of soils polluted by heavy metals, since due to its high aromaticity is expected to resist quick mineralization. A further advantage of this material lays in its high porosity which is likely to support trace metal adsorption, thus their sequestration. It was further hypothized that their potential of trace element sequestration could be high enough to decrease their bioavailable fraction to concentration below the tolerance threshold of accumulating plants. In order to test the feasibility of such a strategy, in the present PhD thesis the remediation potential of biochars derived from agricultural residues was investigated in an area polluted with trace elements due to a mine spill in 1998 (The Guadiamar Green Corridor). The studied soils consisted of Fluvisols with two contrasting levels of acidity and trace elements contents: acidic polluted soil (APS) and moderately acidic polluted soil (MAPS). Considering that biochar amendment may induce changes in soil properties, physical, chemical and biological parameters were selected to integrate the three types of soil quality indicators, which allow assessing the capability of the soil to perform its ecological functions. Therefore, the first objectives of this Doctoral Thesis were i) to evaluate how the kind of feedstock [agricultural residues: rice husk (RH), olive pit (OP) and pruning remains of olive trees (OB)] and pyrolysis conditions affect biochar properties and ii) to select those biochars with adequate characteristics for trace element immobilization potential (Chapter 3). Slow pyrolysis was performed in a fixed bed reactor with pyrolysis temperature from 350 to 600 ºC and residence times in the reactor from 0.5 and 4 h. A detailed characterization of physical, chemical and surface properties including techniques such as solid-state 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy was conducted. Pyrolysis process increased pH, C content and proportion of aromatic C, whereas it reduced the atomic ratio H/C. At least, 500 ºC and 1 h are needed to achieve a high degree of aromatization of the biochars, alkalinity and water holding capacity (WHC). Among the studied feedstock, RH showed the most promising properties (pH >10, WHC >400 %, Aryl C >80 %) for trace elements polluted soil remediation. The next task of this PhD thesis was to study the adsorption of cationic metals in aqueous solution of RH and OP biochars (RHB and OPB) produced in a continuous reactor in comparison with a certified wood biochar (Chapter 4). Biochar chemical properties clearly affected the efficiency of Cu2+ and Pb2+ adsorption, being the acidic sites on biochar surface the key structural feature. RHB showed greater adsorption capacity than OPB. Subsequently, the remediation potential of heavy metal polluted soils by biochars was assessed in greenhouse experiments under controlled conditions. For these incubation experiments, polluted soils from the Guadiamar Green Corridor were collected. RH and OP biochars produced with the continuous reactor were applied at doses of 2 and 5 % (Chapter 4). RHB showed greater improvements in soil properties (pH and WHC) than OPB, enhancing Brassica rapa L. spp pekinensis survival and growth. The application of 5 % of RHB was more efficient than the application of 2 %. Afterwards, the remediation potential of 2, 5 and 10 % of RH and OP biochars produced at 400 and 500 ºC using the batch reactor were assessed (Chapter 5). High doses (5 and 10 %) of RH and OP biochars significantly increased soil pH, TC and water holding capacity. Biochar application reduced the bioavailable contents of trace elements (CaCl2-extractable) indicating their immobilization. It was demonstrated that biochars produced at 500 ºC were more efficient in metal immobilization. Particularly, 10 % of RHB produced at 500 ºC obtained the greatest reductions in the bioavailability of trace elements and the restoration of the degraded soils. A 20-months field experiment was conducted for evaluating the effects on soil microbial activity and plant biodiversity by the application of 8 t ha-1 of RHB and OPB produced at a continuous reactor (Chapter 6). Biochar application increased TC content in both soils, whereas soil respiration and enzymatic activities were not modified, indicating the C sequestration potential in soils by biochars. Both biochars improved soil physical properties and vegetation cover in MAPS and microbial community diversity in APS. For a more detailed study of the trace elements immobilization potential of biochars in multicontaminated soils, selected biochars were placed into nylon nets and buried in the studied soils for 2 years. This study showed that biochars had a greater total content of trace elements in those samples that were buried and recovered 2 years later in comparison to the original biochars, indicating metal adsorption. Nevertheless, the application of 8 t ha-1 of biochars to soils did not succeed in reducing the concentration of available metals (CaCl2-extractable fraction) in the soil. This result suggests that in such polluted systems there is an equilibrium in which trace elements are constantly moved from the immobile to the mobile pool, thus the stabilized amount of these elements by biochars is rapidly compensated. In order to study the biochemical degradability of biochars produced at 500 ºC, the CO2 production was measured using a respirometer apparatus and the mineralization constant, k, was determined. The latter allowed the calculation of their mean residence time (MRT) under controlled conditions, which ranged between 82 and 293 years. All studied biochars increased the MRT of the slow C pool of the amended APS and MAPS by 2 to 13 times if compared to the un-amended soils. Moreover, the application of 10 % of RHB500_2, OPB500_2 and ASB500_2 to APS exceeded the threshold of 100 years, which indicates effective C sequestration. Summarizing the results of the present study, we can conclude that the incorporation of biochars from crop residues and green waste to trace element polluted soils participated in soil conditioning, that increase bacterial diversity, promotes plant development and increase soil carbon stabilization. This PhD thesis provides knowledge for the recovery of soil functions that could be applied in future. Lastly, we would recommend the use of RHB produced at 500 ºC for the remediation of multicontaminated soils with trace elements. Reapplications of RHB or the simultaneous use of other remediation technique, such as phytoremediation, may be advantageous if biochar is applied to soil at low dose (8 t ha-1).
Biomass-derived carbon materials for energy storage applications
(2019-07-04) Gómez Martín, Aurora; Martínez Fernández, Julián; Ramírez Rico, Joaquín; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Energy storage systems are an essential link in the implementation of renewable energies and in the development of electric vehicles, which are needed to reduce our dependence on fossil fuels and the emission of greenhouse gases. Various technologies have been proposed for energy storage based on different working principles, including lithium-ion batteries, emerging sodium-ion batteries and electric-double layer capacitors. Besides the quest for improving key aspects such as energy and power densities, current research efforts are devoted to foster the manufacturing of more environmentally friendly devices using sustainable materials. Carbon-based electrodes hold considerable promise in such terms due to their low cost, tailorable morphology and microstructure, and the possibility of processing them by direct carbonization of eco-friendly and naturally-available biomass resources. The main goal of this thesis is to develop carbon materials from biomass resources and study their applications as electrode for lithium-ion batteries, sodium-ion batteries and electric-double layer capacitors. En route towards that goal, it also aims at expanding our understanding of the microstructural changes of biomass-derived carbons with varying processing conditions and their effect on the electrochemical performance for each of these technologies. The first part of this work reports on the synthesis of graphitized carbon materials from biomass resources by means of an Fe catalyst, and the study of their electrochemical performance as anode materials for lithium-ion batteries (LIBs). Peak carbonization temperatures between 850 °C and 2000 ºC were covered to study the effect of crystallinity, surface and microstructural parameters on the anodic behavior, focusing on the first-cycle Coulombic efficiency, reversible specific capacity and rate performance. Reversible capacities of Fe-catalyzed biomass-derived carbons were compared to non-catalyzed hard carbon and soft carbons materials heated up to 2800 ºC. Moreover, in-situ characterization experiments were carried out to advance our understanding of the mechanisms responsible for catalytic graphitization. The second part of this work reports a comprehensive study on the structural evolution of hard carbons from biomass resources as a function of carbonization temperature (800 - 2000 ºC), and its correlation with electrochemical properties as anode materials for sodium-ion batteries (SIBs). Synchrotron X-ray total scattering experiments were performed and the associated atomic pair distribution function (PDF) extracted from the data to access quantitative information on local atomic arrangement in these amorphous materials at the nanoscale, as well as its evolution with increasing processing temperature. Then, electrochemical properties and the storage mechanisms involved on Na ions insertion into hard carbon structures at each characteristic potential regions were elucidated and correlated with microstructural properties. Finally, the third part of this work reports on the synthesis of nanostructured porous graphene-like materials from biomass resources using an explosion-assisted activation strategy by nitrate compounds and Ni as a graphitization catalyst. The thermal behavior during carbonization as well as the resulting microstructural and surface properties were evaluated at two different processing temperatures, 300 and 1000 ºC. Finally, their application as electrode materials for electric-double layer capacitors (EDLCs) and LIBs is investigated, with a view to their performance under high charge/discharge specific current densities experiments.
Biosistemática del género Hypochaeris sect. Hypochaeris implicaciones filogeográficas y evolutivas
(2008) Ortiz Herrera, María Ángeles; Talavera Lozano, Salvador; Universidad de Sevilla. Departamento de Biología Vegetal y Ecología
La Tesis se ha estructurado en forma de capítulos científicos, la mayoría publicados durante el desarrollo de esta Tesis y los demás enviados a revistas especializadas, las cuales se indican en cada Capítulo. Como los artículos se han redactado en lengu a
Caracterización de genes de Rhizobium tropici CIAT 899 implicados en la biosíntesis de los factores de nodulación independiente de la activación por flavonoides e inducidos por estrés osmótico
(2019-06-19) Cerro Sánchez, Pablo del; Ollero Márquez, Francisco Javier; Pérez Montaño, Francisco de Asís; Universidad de Sevilla. Departamento de Microbiología
En el establecimiento de la simbiosis rizobio-leguminosa, los flavonoides secretados por las raíces activan un regulador transcripcional (proteína NodD) que por unión a unas secuencias promotoras conservadas en los rizobios (nod-box) activan la transcripción de los genes conocidos como genes de nodulación (o genes nod). Estos genes codifican para unas proteínas que están implicadas en la biosíntesis y secreción de una molécula de naturaleza lipoquitooligosacarídica conocida como factor de nodulación (o factor Nod). Este factor inicia una cascada regulatoria en la leguminosa que culmina con la formación de unas estructuras conocidas como nódulos en las raíces donde el rizobio se establecerá y fijará nitrógeno atmosférico hasta una forma utilizable por la planta. Rhizobium tropici CIAT 899 es una estirpe de rizobio que, además de tolerar diferentes estreses abióticos, sintetiza factores Nod bajo estrés salino. Así, en la presente Tesis Doctoral se ha estudiado la regulación de la síntesis de factores Nod en condiciones estresantes y no estresantes, y su implicación en el establecimiento de la simbiosis con diferentes leguminosas como Phaseolus vulgaris, Leucaena leucocephala, Lotus japonicus y Lotus burttii. Para ello, se llevaron a cabo estudios transcriptómicos donde se observó que los genes de nodulación de CIAT 899 se inducen tanto en presencia del flavonoide apigenina como en condiciones de estrés osmótico, ya sea estrés iónico salino o estrés no iónico en presencia de manitol. A continuación, se buscó qué genes están implicados en las vías de síntesis de factores Nod bajo estrés osmótico. Así, por mutagénesis dirigida se determinó que el regulador NodD2 y un regulador perteneciente a la familia AraC son esenciales en la activación de los genes de nodulación y en la síntesis de factores Nod bajo estrés osmótico. Por otro lado, también se identificó a un regulador transcripcional NrcR que, aunque promovió la activación de los genes nod en presencia de apigenina y estrés salino, también reprimió el número de decoraciones que presentaron los factores Nod, además de afectar a otros fenotipos como movilidad de superficie y producción de exopolisacáridos. También se estudió el papel de las tres copias del gen nodA presentes en el genoma de este rizobio. Así, por mutagénesis dirigida por deleción no polar se observó que NodA1 y NodA3 (este a pesar de que nodA3 carece de nod-box) son esenciales en la síntesis de factores Nod en presencia de apigenina y estrés salino, mientras que NodA2 por sí solo no es capaz de sintetizar estas moléculas en presencia de apigenina y solo lo hace ligeramente en presencia de estrés salino. Por último, en cuanto a los fenotipos simbióticos de los mutantes obtenidos anteriormente, se observó que NodD1 es esencial para establecer simbiosis con L. leucocephala y L. japonicus, mientras que ambos NodD1 y NodD2 lo son en las otras dos leguminosas de estudio: P. vulgaris y L. burttii. Por otro lado, se observó que NodA1 o NodA3 por sí solos son suficientes para establecer simbiosis con todas las leguminosas ensayadas, mientras que NodA2 por sí solo no puede establecer simbiosis con L. leucocephala y L. japonicus. Todos estos datos apuntan a que la activación de la síntesis de los factores Nod bajo estrés osmótico juega un papel en el establecimiento de la simbiosis con determinadas leguminosas. Futuros trabajos aportaran más datos acerca de este hecho.
Caracterización de rizobios aislados de leguminosas del suroeste de Andalucía e implicación del gen NOLG en la simbiosis de ensifer meliloti ort12 - medicago sativa
(2016-06-17) Alias Villegas, Cynthia; Temprano Vera, Francisco Jesús; Espuny Gómez, María del Rosario; Camacho Martínez-Vara de Rey, María; Universidad de Sevilla. Departamento de Microbiología
El Parque Natural Marismas del Odiel y el Paraje Protegido de Río Tinto son áreas protegidas por la Junta de Andalucía donde se desarrollan especies de gran importancia, pero que históricamente han sufrido importantes procesos de contaminación natural por la actividad minera en la zona y por el dragado de los ríos. En esta Tesis se han recolectado leguminosas como Ornithopus compressus, Lotus corniculatus, Medicago sp. Medicago marina, Medicago polymorpha y Tripholium sp., de esas zonas, y se han hecho aislamientos de los nódulos de sus raíces. Paralelemente se han realizado análisis fisicoquímicos de los mismos suelos para conocer su composición, contenido en NaCl, conductividad, pH y presencia de metales pesados. Se han estudiado en profundidad un total de 47 aislamientos diferentes en cuanto a su tolerancia a altas concentraciones salinas, pH extremos, propiedades promotoras del crecimiento vegetal. Estos resultados mostraron el gran interés que presentaban los aislamientos de la planta M. marina, por ser los más tolerantes a altas concentraciones salinas, capaces de crecer a pH alcalino, buenos solubilizadores de fosfato, así como productores de AIA. Por todo ello, así como por el interés de esta planta tolerante a la sal, se realizaron nuevos aislamientos de una población de M. marina situada en las dunas de la playa de San Fernando (Cádiz). Se analizaron en profundidad 30 estirpes diferentes aisladas de nódulos de M. marina, en relación a sus propiedades fisiológicas, (utilización de diversos azúcares como única fuente de carbono, tolerancia a ciertos antibióticos, al NaCl, a los metales pesados, a la temperatura y el pH), a sus características moleculares (PCR-RFLP de las regiones intergénicas IGS con dos endonucleasas, análisis de la secuencia del gen ARNr 16s y del gen nodC, perfil de plásmidos, perfil de lipopolisacáridos, además de una secuenciación parcial del gen housekeeping glnII y del gen simbiótico nodA de ciertos aislamientos representativos). Paralelamente se han estudiado parámetros simbióticos como la eficiencia en plantas de M. marina, M. murex, M. orbicularis, M. polymorpha, M. sativa y M. truncatula. Con estos estudios se determinó que todas las bacterias aisladas los nódulos de M. marina pertenecían a la especie E. meliloti simbiovariedad meliloti, excepto una de ellas que pertenecía a E. medicae. Paralelamente, para determinar el rango de simbiontes de M. marina, se llevaron a cabo ensayos de nodulación con 10 especies diferentes de Ensifer, siendo E. kummerowiae CCBAU 71714 la única que formó nódulos fijadores. La mayoría de los aislamientos de M. marina mostraron tolerancia a factores de estrés entre ellos tolerancia a determinados metales pesados. Para determinar el mecanismo molecular de dicha tolerancia se seleccionó el gen nolG, que codifica una bomba de resistencia a multidrogas (MDR) de tipo RND (resistencia nodulación y división celular) que puede estar implicada en la expulsión de metales pesados del interior celular, pero de la que se desconocen los sustratos que transporta y su posible implicación simbiótica. Para ello se realizaron mutantes en el gen nolG de dos de los aislamientos de M. marina (E. meliloti SVQ747 y E. medicae SVQ748). Los mutantes de la especie E. meliloti no presentaron fenotipo en cuanto a la tolerancia a metales pesados. Sin embargo, estos mutantes fueron claramente más competitivos por la nodulación de M. sativa que la cepa parental, además de tener una mayor capacidad colonizadora de las raíces de alfalfa en los primeros días y presentar un mayor porcentaje final de plantas noduladas. Al contrario, los mutantes nolG de E. medicae SVQ748, presentaron una menor tolerancia a metales pesados como cadmio y cinc, y no fueron más competitivos que la estirpe silvestre para la nodulación de la planta. Por lo que, aunque no se ha podido determinar claramente la implicación de nolG de E. meliloti SVQ747 en la resistencia a metales pesados, sí que tiene un claro papel en la simbiosis entre E. meliloti y M. sativa.
Caracterización del gen Nampt en el proceso de patogénesis tumoral, valoración diagnóstica, pronóstica y como diana terapeútica.
(2017-12-04) Lucena Cacace, Antonio; Carnero Moya, Amancio; Universidad de Sevilla. Departamento de Genética
El cáncer es una enfermedad genética compleja donde el metabolismo juega un papel fundamental. Las reacciones de reducción-oxidación son fundamentales para generar energía en forma de ATP desde los nutrientes que adquirimos en la dieta. La oxidación de dichos nutrientes genera cofactores reducidos, donde el NADH es uno de los más importantes al ser un cofactor esencial en la degradación no oxidativa de la glucosa. Esta degradación no oxidativa se conoce como glicólisis anaerobia. El proceso de patogénesis o iniciación tumoral que da lugar al cáncer es un proceso multifásico. Todas las características del fenotipo tumoral tienen en común la dependencia del reciclaje de NAD+ como principal intercambiador de electrones en las reacciones de reducción-oxidación de las que dependen. La nicotinamida fosforribosil transferasa (NAMPT) es el enzima limitante de la vía de rescate de generación del NAD+. Esta vía es el centro de actividad mayoritaria de síntesis de NAD+ celular. Por ello este enzima es el mayor contribuyente al mantenimiento, reciclaje y homeostasis de NAD+. NAMPT se encuentra expresado en todos los tejidos, con mayores niveles en médula ósea, hígado y células de fibras musculares, donde el aporte energético es mayor. NAMPT se encuentra sobreexpresado en muchos tipos de cáncer. Estos incluyen cáncer de mama, colon, próstata, tiroides, estómago y algunos tipos de cáncer hematopoyéticos. En algunos tipos de cáncer, como los sarcomas y los carcinomas gástricos, tiroideos y prostáticos, NAMPT correlaciona con una mayor capacidad invasiva del tumor. Además, la expresión de NAMPT también correlaciona con un mayor potencial metastásico y mayor resistencia a la quimioterapia. En este trabajo decidimos analizar en profundidad el papel de NAMPT en los procesos de proliferación cellular, “stemness” y evasión de la apoptosis así como estudiar el mecanismo molecular a través del cual NAMPT puede intervenir en estos procesos. Para ellos nos centramos en vías donde la desacetilación, ADP ribosilación y la regulación del metabolismo dependientes de NAD+ juegan un papel importante. Elegimos como modelo dos tumores de origen diferente, uno epithelial (cáncer colorectal) y otro de origen mesenquimal glioblastoma). Encontramos que tanto en glioma como en cáncer de colon, la obreexpresión de NAMPT es un factor de mal pronóstico en la supervivencia del paciente. Hemos encontrado que en todos los modelos analizados, tanto in vivo (tumores humanos y xenoinjertos) como in vitro, la sobreexpresión de NAMPT dió lugar a un incremento de las propiedades tumorigénicas tales como aumento de la velocidad de crecimiento, incremeneto de la capacidad de invasión, incremento a la resistencia a muerte celular y a un incremento de las propiedades de célula madre del cáncer. Hemos encontrado que, además, la sobreexpresión de NAMPT provoca un incremento del fenotipo de célula madre del cáncer, induciendo la transcripción del núcleo de genes que mantienen la pluripotencia e inducen desdiferenciación celular, promoviendo además la transición epitelio-mesénquima, paso crucial en el desarrollo de metástasis. Para ello, la expresión de NAMPT asocia con la activación de principales vías de señalización que median el fenotipo de célula mádre del cáncer: Notch, Hippo, Sonic Hedgehog y Wnt. La quimioresistencia a fármacos se debe, en parte, al aporte metabólico producido por NAMPT. son capaces de adquirir una mayor quimioresistencia a fármacos. De hecho, muchos de los procesos de detoxificación celular y reparación del ADN son dependientes de NAD+. Esto refuerza la hipótesis de que NAMPT es un potente oncogén implicado en diversos procesos celulares que ayudan al desarrollo y mantenimiento del fenotipo tumoral. El fenotipo tumoral mediado por NAMPT tiene una principal contribución a través del restablecimiento metabólico de la reserva y reciclaje de NAD+, en particular gracias al restablecimiento mediado por su producto enzimático, la nicotinamida mononucleótido (NMN). En todos los casos hemos encontrado una mejor respuesta a los tratamientos estándar para Glioma y Cáncer de Colon en combinación con la inhibición de NAMPT, con importantes resultados sobre la toxicidad inducida directamente a las células madre del cáncer. Todos estos datos indican que NAMPT puede aplicarse en la clínica como un diana terapéutica en estos tipos de cáncer, en tratamientos personalizados tanto en monoterapia como en combinación, habiendo demostrado un potencial efecto terapéutico sobre las células madre del cancer in vitro.
Ceria for all seasons
(2013) Plata Ramos, José Javier; Márquez Cruz, Antonio Marcial; Fernández Sanz, Javier; Universidad de Sevilla. Departamento de Química Física
Within this chapter we have tried to highlight the importance, versatility and potential of ceria-based materials. We have seen how it is possible to tailor its properties modifying the synthesis process. Moreover, ceria applications range a variety of fi
Charged-current neutrino interactions with nucleons and nuclei at intermediate energies
(2017-09-20) Megías Vázquez, Guillermo Daniel; Caballero Carretero, Juan Antonio; Bárbaro, María Benedetta; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
Nowadays, the interest in neutrinos extends to a large variety of fields in Astrophysics, Nuclear Physics and Particle Physics. One of the open questions in theoretical physics is the description of neutrino oscillations for which an accurate interpretation of neutrino- nucleus reactions is crucial. In this context, recent years have witnessed an intense ex- perimental and theoretical activity to determine the properties of neutrinos and their interaction with matter. This PhD Thesis is thus focused on the analysis of charged-current neutrino-nucleus reactions at kinematics of interest for neutrino oscillation experiments, where the neu- trino energy is typically in the GeV region. Additionally, weak interactions in the nuclear medium at intermediate energies are an extraordinary opportunity to study the dynamics of the nuclear many-body system, beyond the information accesible from electron and hadron probes, and to gain a deeper knowledge of the axial structure and the strangeness content of the nucleons. In any accelerator-based neutrino oscillation experiment, neutrinos are produced as the decay products of successive reactions, thus implying a wide-ranged energy beam. Hence, when interacting with the nuclear matter, a large variety of nuclear effects come into play, going from quasielastic scattering to deep inelastic processes, multi-nucleon ex- citations or meson production via nucleon resonances. Accordingly, robust models that properly describe neutrino-nucleus interactions over the whole experimental range (of the order of 10s of MeV up to 10s of GeV) are required for the experimental analyses. Notice also that the kinematics involved demand a relativistic description of the microscopic nu- clear structure. In this thesis, the analysis of these processes are addressed by using realistic models that provide, within a fully relativistic framework, an accurate description of the different reaction mechanisms of relevance for neutrino oscillation measurements. We begin ana- lyzing neutrino scattering off free nucleons and describing the weak hadronic responses together with the inner structure of the nucleons. With the aim of achieveing a consis- tent analysis of charged-current quasielastic (CCQE) neutrino interactions with nuclei, we present the so-called SuSAv2 model, which is based on the superscaling behavior exhib- ited by electron scattering data and makes use of the relativistic mean field (RMF) theory to describe the nuclear effects arising in neutrino-nucleus interactions. This prescription accounts for the final-state interactions (FSI) between the outgoing nucleon and the resid- ual nucleus and allows for a description in terms of the different isovector/isoscalar and axial/vector reaction channels that play a role in weak interactions. At very high kine- matics, where FSI are negligible, we approach our model to the relativistic plane wave impulse approximation (RPWIA) where no FSI affect the outgoing nucleon. Furthermore, a basic feature in this thesis also concerns the evaluation of multi-nucleon excitations, in particular two-body meson exchange currents (2p-2h MEC) contributions, which are proved to be an essential ingredient to interpret neutrino cross section measure- ments at intermediate energies. In this regard, we develop a highly accurate parametriza- tion of the 2p-2h MEC nuclear responses based on a fully relativistic microscopic calcu- lation. In order to test the reliability of this SuSAv2-MEC model, we firstly compare our pre- dictions with the large amount of existing inclusive 12C(e, e ′) data over the whole energy spectrum. In this connection, we also extend our description to the complete inelastic regime performing a detailed analysis of the inelastic structure functions for protons and neutrons. All this provides a solid benchmark to assess the validity of our model for the analysis of charged-current neutrino-nucleus cross sections. Regarding this point, we com- pare our calculations with recent CCQE and inclusive _μ and ¯_μ measurements on 12C from different collaborations: MiniBooNE, T2K, MINER_A, NOMAD and SciBooNE, covering an energy range from a few MeV to tens of GeV. This comparison also allows us for a deeper understanding of the nuclear reaction mechanisms at different kinematics as well as their influence in terms of the energy and momentum transfers to the nucleus. In this regard, the SuSAv2-MEC approach is applied to the analysis of diverse nuclei of relevance for future neutrino oscillation experiments with the aim of shedding light on the experimental uncertainties arising from nuclear effects in both initial and final states. Furthermore, the SuSAv2-MEC can easily make predictions at high kinematics in which other microscopic-based models would require demanding, time-consuming calculations. Moreover, we also focus on the difference between electron and muon neutrino reac- tions, where a detailed knowledge of _μ and _e cross sections is decisive in connection to the _μ ! _e oscillation experiments aiming at the determination of the neutrino mass hierarchy and the search for CP violation in the leptonic sector. In summary, this PhD thesis constitutes an extensive analysis of the different neutrino- nucleus interaction mechanisms of interest for neutrino oscillation experiments and con- forms an open window for further works and collaborations in hadronic and nuclear physics.
Circuitos y antenas en tecnología plana sobre sustratos ferrimagnéticos
(2005-02-11) León Fernández, Germán; Rodríguez Boix, Rafael; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo
Este trabajo aborda el estudio de circuitos y antenas en tecnología microtira con sustrato de ferrita magnetizada en dirección arbitraria. Para ello, en un primer momento se estudian las características de transmisión de líneas microtira y las características de resonancia de parches microtira, ambos sobre sustrato de ferrita. Además se describen las bandas de frecuencia donde no es posible ni la propagación ni la resonancia, debido a la excitación de “modos magnetostáticos”. En segundo lugar, se estudiar diferentes tipos de circuitos microtira con sustrato de ferrita, haciéndose especial hincapié en las características de sintonía que presentan estas estructuras. Finalmente, se analizan diferentes antenas sobre ferrita alimentadas por una abertura, estudiándose la adaptación, sintonía y polarización d estas antenas. Todos esos análisis están basados en unos algoritmos rápidos y precisos que calculan los parámetros característicos de la estructura en estudio. Se han realizado diferentes medidas para validar dichos algoritmos encontrándose buena concordancia entre los resultados numéricos y los resultados experimentales. A continuación expondremos algunos puntos que consideramos cabe resaltar en este trabajo. - Hemos elaborado diferentes algoritmos para el cálculo de los parámetros característicos de diversas estructuras en tecnología microtira sobre sustratos multicapa que contienen ferritas: líneas de transmisión, resonadores, circuitos y antenas. Estos algoritmos están basados en la aplicación del método de momentos en el dominio espectral y en el uso de funciones base subseccionales. Se ha demostrado que estos algoritmos son precisos, rápidos y versátiles. - Cuando trabajamos con sustratos que contienen ferritas, existen bandas donde no es posible ni la propagación ni la resonancia. La aparición de estas bandas está ligada a la excitación de modos magnetostáticos. Las frecuencias a las que aparecen las bandas depende de la magnetización de saturación de las ferritas y del módulo y orientación del campo magnético de DC. Como consecuencia de la existencia de estas bandas, siempre encontramos dos regiones de trabajo: una región de frecuencias mayores a las de la banda de modos magnetostáticos y otra región de frecuencias menores. - Variando el módulo y la orientación del campo magnético de DC, podemos variar el valor de la constante de propagación y la impedancia de líneas microtira sobre ferrita. Asimismo, se puede sintonizar la frecuencia de resonancia de resonadores microtira sobre ferrita cambiando el módulo o la orientación del campo de DC. Las configuraciones en las que se obtiene mayor sintonía son aquéllas en las que la ferrita es el único sustrato, y en las que el campo magnético está orientado o en dirección normal al plano de masa o en dirección paralela al plano de masa y a lo largo de la dirección de la densidad de corriente eléctrica sobre la metalización. - Los algoritmos que hemos utilizado para la caracterización de líneas y resonadores de microtira sobre sustratos de ferrita nos permiten realizar prediseños de circuitos y antenas, y nos ayudan a entender los fenómenos que aparecen en estas estructuras. - El algoritmo que hemos construido para el análisis de circuitos de dos puertas sobre sustrato de ferrita nos permite el diseño y análisis de una amplia gama de resonadores, y de filtros construidos con resonadores. Hemos podido comprobar la validez de este algoritmo al comparar los resultados de la simulación de un filtro de líneas acopladas con resultados experimentales. Hemos encontrado que los filtros que trabajan en la región por encima de modos magnetostáticos sufren una reducción en el ancho de banda cuando aumenta la frecuencia de sintonía. Por debajo de la región de modos magnetostáticos, el ancho de banda se mantiene prácticamente constante al variar la frecuencia de sintonía. - Hemos comprobado que a la hora de fabricar antenas parche sintonizables sobre ferrita, es mucho mejor usar un doble sustrato de ferrita-espuma que un sustrato de ferrita simple ya que esto permite reducir la permitividad eléctrica efectiva del sustrato y, en consecuencia, mejora las características de adaptación y radiación de las antenas. - Hemos demostrado que es posible diseñar antenas parche alimentadas por una abertura con polarización lineal, PCI y PCD, que sean sintonizables. Asimismo, hemos diseñado antenas cuya polarización puede ser sintonizada de circular a lineal. Además, hemos diseñado una antena polarizada circularmente con una única alimentación que posee un gran ancho de banda, sin que sea necesario un mecanismo externo de sintonía magnética. Finalmente, los resultados numéricos obtenidos con el algoritmo para el diseño de antenas parche sobre sustratos de ferrita han sido validados mediante comparación con resultados experimentales.
La cisteína y su contribución a diferentes procesos de señalización en arabidopsis thaliana
(2011-12-16) Álvarez Núñez, Consolación; Gotor Martínez, Cecilia; García Fernández, Irene; Universidad de Sevilla. Departamento de Bioquímica Vegetal y Biología Molecular
La cisteína es la primera molécula sintetizada en plantas que contiene azufre reducido y ocupa una posición central en el metabolismo debido a sus funciones bioquímicas. Las células de Arabidopsis thaliana contienen diferentes enzimas OAcetilserina(tiol)liasas (OASTL) que catalizan la biosíntesis de cisteína y están localizadas en el citosol, plastidios y mitocondrias, para dar lugar a múltiples conjuntos subcelulares de cisteína. Se ha avanzado mucho en el estudio de las OASTLs más abundantes, sin embargo, hasta ahora, la información sobre las menos abundantes es escasa. En el primer capítulo de esta tesis se establece la reacción enzimática catalizada por la isoforma minoritaria citosólica OASTL CS-LIKE (AT5G28030). Para ello, expresamos esta enzima en bacterias y caracterizamos la proteína recombinante purificada. Nuestros resultados demuestran que CS-LIKE cataliza la desulfuración de L-cisteína a sulfuro, amonio y piruvato. Por tanto, CS-LIKE es una nueva L-Cisteína desulfhidrasa localizada en el citoplasma y hemos propuesto que se designe DES1. El impacto y la funcionalidad de DES1 en el metabolismo de la cisteína se pone de manifiesto por el fenotipo de los mutantes insercionales de T-DNA des1-1 y des1-2. Los resultados obtenidos nos permiten proponer que DES1 es una L-Cisteína desulfhidrasa involucrada en mantener la homeostasis de cisteína en el citosol, principalmente durante los estadíos más tardíos del desarrollo o bajo perturbaciones ambientales. En el segundo capítulo de esta tesis se describe ampliamente el fenotipo de senescencia prematura de los mutantes des1, observándose un incremento de la expresión de los genes asociados a la senescencia, de otros marcadores como vacuolas asociadas a la senescencia (SAV) y una alteración del perfil transcripcional. Además se ha observado en ambos mutantes una clara inducción del proceso de autofagia mediante la acumulación de la proteína ATG8 y fundamentalmente de su forma conjugada. Puesto que la ausencia de DES1 en estos mutantes provoca una reducción en los niveles endógenos de sulfuro, hemos observado que tratamientos con H2S revierten la presencia de vacuolas asociadas a la senescencia, así como la inducción de la autofagia. Esta reversión de la autofagia por sulfuro se observa también en plantas sometidas a limitación por carbono. A nivel transcripcional también observamos que el sulfuro reduce considerablemente la alteración transcripcional de genes que muestra el mutante des1-1 en estadíos de crecimiento tardíos. Por tanto, proponemos que el H2S actúa como una molécula señalizadora que regula negativamente la autofagia y modula el perfil transcripcional en Arabidopsis. En A. thaliana, la mayoría de la cisteína es sintetizada en el citosol por la acción de la isoforma mayoritaria citosólica OAS-A1. Por otra parte, la única cisteína desulfhidrasa citosólica descrita hasta la fecha es DES1. De esta manera DES1 y OASA1 llevan a cabo funciones opuestas para mantener la homeostasis de cisteína en el citosol. En el tercer capítulo de esta tesis se describe el papel de la cisteína en la respuesta inmune de las plantas. Partiendo de la base de que los transcriptomas de los mutantes deficientes en OAS-A1 y DES1 presentaban una alta correlación con la respuesta a distintos estreses bióticos, se estudió la respuesta de ambos mutantes a la infección por distintos patógenos de plantas. Los mutantes des1 son resistentes a patógenos necrótrofos y biotrófos y acumulan ácido salicílico, es decir, se comportan como mutantes SAR (resistencia sistémica adquirida). En cambio, los mutantes oas-a1 son más sensibles a ambos tipos de patógenos y carecen de respuesta hipersensible durante la resistencia inducida por efector (ETI: effector-triggered immunity). Estos resultados muestran que la cisteína podría ser un metabolito crucial durante la interacción planta-patógeno, ya que su desequilibrio en el citosol tiene claras consecuencias en la susceptibilidad de las plantas a patógenos. Puesto que la isoforma citosólica OAS-A1 es la principal enzima OASTL de Arabidopsis, un control eficiente de su actividad es crucial para mantener la homeostasis de cisteína en condiciones de estrés. Tanto el estrés abiótico como biótico conducen a la producción de especies reactivas del oxígeno y nitrógeno, que conducen a la producción de peroxinitrito, un potente agente nitrante que tiene la capacidad de nitrar de forma no estocástica los residuos de tirosina de las proteínas. En el cuarto capítulo de esta tesis hemos demostrado que OAS-A1 sufre un proceso de inactivación producido por la modificación específica del residuo de tirosina 302 mediante nitración, inhibiendo la actividad enzimática de OAS-A1. Esta modificación posttraduccional de OAS-A1 mediante nitración puede representar un rápido y eficiente mecanismo regulatorio para controlar la biosíntesis de cisteína y glutatión en respuesta a distintos factores de estrés.
Classification and regression with functional data: a mathematical optimization approach.
(2019-02-15) Jiménez Cordero, María Asunción; Blanquero Bravo, Rafael; Carrizosa Priego, Emilio José; Universidad de Sevilla. Departamento de Instituto de Matemáticas de la Universidad de Sevilla (Antonio de Castro Brzezicki)
El objetivo de esta tesis doctoral es desarrollar nuevos métodos para la clasificación y regresión supervisada en el Análisis de Datos Funcionales. En particular, las herramientas de Optimización Matemática analizadas en esta tesis explotan la naturaleza funcional de los datos, dando lugar a nuevas técnicas que pueden mejorar los métodos clásicos y que conectan las matemáticas con las aplicaciones. El Capítulo 1 presenta las ideas generales, los retos y la notación usada a lo largo de la tesis. El Capítulo 2 trata el problema de seleccionar el conjunto finito de instantes de tiempo que mejor clasifica datos funcionales multivariados en dos clases predefinidas. El uso, no sólo de la información proporcionada por la propia función, sino también por sus derivadas será decisivo para mejorar la predicción, como se pondrá de manifiesto posteriormente. Para ello se formula un problema de optimización binivel continuo. Dicho problema combina la aplicación de la conocida técnica SVM (Support Vector Machine) con la maximización de la correlación entre la etiqueta de la clase y la denominada función score, vinculada a dicha técnica. El Capítulo 3 también se centra en la clasificación binaria de datos funcionales usando SVM. Sin embargo, en lugar de buscar los instantes de tiempo más relevantes, aquí se define un ancho de banda funcional para la denominada función kernel. De esta forma, se puede mejorar el rendimiento del clasificador, a la vez que se identifican los diferentes intervalos del dominio de la función, de acuerdo a su capacidad predictiva, mejorando además la interpretabilidad del modelo resultante. La obtención de tales intervalos se lleva a cabo mediante la resolución de un problema de optimización binivel por medio de un algoritmo alternante. El Capítulo 4 se centra en la clasificación de los llamados datos funcionales híbridos, es decir, datos que están formados por variables funcionales y estáticas (constantes a lo largo del tiempo). El objetivo es seleccionar las variables, funcionales o estáticas, que mejor clasifiquen. Para ello, se define un kernel no isotrópico que asocia un parámetro ancho de banda escalar a cada una de las variables. De forma análoga a como se ha hecho en los capítulos anteriores, se propone un algoritmo alternante para resolver el problema de optimización binivel, que permite resolver los parámetros del kernel. El problema de selección de variables presentado en el Capítulo 2 se generaliza al campo de la regresión en el Capítulo 5. El método de resolución combina la técnica denominada SVR (Support Vector Regression) con la minimización de la suma de los cuadrados de los residuos entre la verdadera variable respuesta y la prevista. Todos los algoritmos propuestos a lo largo de esta tesis han sido aplicados a bases de datos sintéticas y reales, quedando probada su efectividad.
Cómo ser un relicto en el Mediterráneo ecología de la reproducción y la regeneración de Frangula Alnus Subsp. Baetica
(2004) Hampe, Arndt; Jordano Barbudo, Pedro D.; Arroyo Marín, Juan; Universidad de Sevilla. Departamento de Biología Vegetal y Ecología
Comportamiento dinámico y de bifurcaciones en algunas conexiones globales de equilibrios en sistemas tridimensionales
(2002) Fernández Sánchez, Fernando; Rodríguez Luis, Alejandro José; Freire Macías, Emilio; Universidad de Sevilla. Departamento de Matemática Aplicada II (ETSI)

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Examinando Ciencias por Premio "Premio Extraordinario de Doctorado US"