University of Buenos Aires
Biblioteca Digital Biblioteca Digital de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (Biblioteca Digital FCEN-UBA)Not a member yet
10174 research outputs found
Sort by
Kv1.3 channels mediate the hyperexcitability of striatal cholinergic interneurons in a mouse model of Parkinson´s disease
No full textLa acetilcolina moduladores de la función córticoestriatal. Desbalances en su disponibilidad pueden resultar en desórdenes neuropsiquiátricos como la enfermedad de Parkinson. La acetilcolina es liberada por las interneuronas colinérgicas estriatales (ICE), que presentan actividad tónica dependiente de mecanismos intrínsecos, y respuestas fásicas a entradas excitatorias talámicas que codifican eventos ambientales relevantes como recompensas. Un trabajo reciente demostró que las ICE se encuentran hiperactivas en un modelo de rata de la enfermedad de Parkinson. Nuestro primer objetivo fue identificar las corrientes que regulan la excitabilidad de las ICE en rodajas de cerebro de ratón, utilizando la acomodación (disminución de la descarga de potenciales de acción durante una despolarización sostenida) como indicador. Encontramos que la margatoxina, así como otros bloqueantes selectivos y el knock out de la subunidad Kv1.3, reducen fuertemente la acomodación de las ICE y la corriente de K+ subyacente. También encontramos que este canal regula la actividad tónica de estas neuronas, como así también la integración sináptica de inputs glutamatérgicos. Sorprendentemente, también encontramos que este canal participa de la corriente IsAHP de las ICE, descripta clásicamente como una corriente de K+ sensible a Ca2+, pero de la cual hasta el momento no se habían identificado sus componentes. Luego nos propusimos evaluar si cambios en los canales que contienen la subunidad Kv1.3 contribuyen generar las alteraciones de excitabilidad que se observan en ICE de ratones modelo de la enfermedad de Parkinson. Observamos que, al igual que en ratas, las ICE tienen una excitabilidad aumentada en ratones modelos de la enfermedad de Parkinson, la cual es insensible a la margatoxina. También encontramos que las ICE de los ratones parkinsonianos poseen una integración sináptica aumentada y que las corrientes sensibles a margatoxina son de menor amplitud. En conjunto, nuestros resultados revelan un rol importante de los canales que contienen la subunidad Kv1.3 en la excitabilidad de las ICE, en la regulación de su actividad tónica y en la integración de señales externas. En animales modelo de la enfermedad de Parkinson la función de estos canales estaría alterada, contribuyendo a su fenotipo hiperexcitable. Estos resultados nos permiten pensar en los canales Kv1.3 como un potencial nuevo blanco terapéutico para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson.Acetylcholine (ACh) and dopamine are the main modulators of corticostriatal function. Disbalances in their availability may result in neuropsychiatric disorders like Parkinson´s disease (PD). ACh is released by striatal cholinergic interneurons (SCINs), which present tonic activity that depends on intrinsic mechanisms, and phasic responses to excitatory thalamic inputs that codify salient stimuli like rewards. Recent work showed hyperactive SCINs in a rat model of PD. Here our first aim was to identify currents that regulate SCINs excitability in mouse brain slices, using accommodation (reduction of firing during a sustained depolarization) as an index of excitability. Our results show that margatoxin, as well as other selective blockers and the knock-out of Kv1.3 subunit, reduce accommodation and the underlying K+ current in SCINs. We also found that this channel regulates tonic activity and integration of glutamateric inputs in SCINs. Surprisingly, we also found that in SCINs this channel contributes to the IsAHP current, which so far is described as a Ca2+ dependent K+ current whose molecular correlates have not been identified. We then decided to evaluate if changes in the kv1.3 current contribute to alterations observed in SCINs excitability in a mouse model of PD. As it is the case in rats, SCINs become hyperactive after chronic nigrostrital degeneration in the mouse. Importantly, hiperexcitable SCINs are insensitive to margatoxin in the mouse PD model. Moreover, SCINs of parkinsonian mice have an increased synaptic integration and smaller margatoxin sensitive currents compared to sham mice SCINs. Altogether, our results reveal an important role of channels containing Kv1.3 subunit in SCINs excitability, in the regulation of their tonic activity and in their synaptic integration of external signals. In PD the function of these channels might be altered, contributing to their hyperexcitable phenotype. These results let as nominate Kv1.3 channels as potential new target of antiparkinsonian therapy.Fil:Tubert, Cecilia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Structured elastomeric composites: study of magneto-piezoresistive effects and their application in piezometric devices
No full textLos Compositos Elastoméricos Estructurados (SEC, por sus siglas en inglés) están formados por dispersiones de material inorgánico en una matriz elastomérica, en la cual se inducen propiedades anisotrópicas. La presente Tesis consta de un estudio experimental y teórico de sistemas SEC. En los sistemas experimentales estudiados, partículas que son simultáneamente magnéticas y conductoras de la electricidad se encuentran dispersas en polidimetilsiloxano (PDMS). La estructuración del material (por formación de cadenas de material inorgánico en la matriz polimérica) se logra curando la dispersión en presencia de un campo magnético intenso. El estudio experimental comenzó con la síntesis y caracterización de nanopart ículas de magnetita (NPs) y la formación de agregados micrométricos NPs/plata, que están en estado superparamagnético y son conductores óhmicos. El sistema SEC obtenido luego del curado presenta piezoresistividad (la resistividad eléctrica, ρ, es función de la tensión mecánica aplicada) y magnetoresistencia (ρ es función del campo magnético aplicado luego del curado del material). En esta Tesis se ha desarrollado también un sensor de tensión mecánica basado en dicho SEC, incluyendo la implementación de contactos, encapsulamiento y la calibración de su respuesta. Estos sistemas pueden presentar Anisotropía Eléctrica Total (TEA, por sus siglas en inglés), es decir, conductividad eléctrica apreciable únicamente en una dirección espacial, la de aplicación del campo magnético durante la preparación. El estudio teórico comienza con el análisis mediante simulaciones Monte Carlo de cómo los parámetros estructurales de los sistemas SEC influyen en la probabilidad de obtener TEA. En dichas simulaciones se comput ó la probabilidad de percolación en cada una de las direcciones características del material estructurado. En la segunda etapa teórica se desarrolló un modelo constitutivo de la respuesta piezoresistiva anisotrópica bajo la condici ón de TEA. Finalmente, se extendió dicho modelo con el fin de predecir la respuesta magnetoresistiva observada.Elastomeric Structured Composites (SEC) are formed by inorganic material dispersions in an elastomeric matrix, in which anisotropic properties are induced. This Thesis presents an experimental and theoretical study of SEC systems. In the studied experimental systems, particles which are simultaneously magnetic and electrically conductive are dispersed in polydimethylsiloxane (PDMS). The structuring of the material (by formation of chains of inorganic material in the polymer matrix) is achieved by curing it in the presence of an intense magnetic field. The experimental study started with the synthesis and characterization of magnetite nanoparticles (NPs) and aggregate formation of micrometer NPs/silver, which are in a superparamagnetic state and are ohmic conductors. The SEC system obtained after curing has piezoresistivity (the electrical resitivity, ρ, is a function of applied stress) and magnetoresistance (ρ is a function of a magnetic field applied after curing). In this Thesis it has been developed also a mechanical stress sensor based on that SEC, including the implementation of contacts, encapsulation and calibration of the response. These systems may present Total Electrical Anisotropy (TEA), that is, appreciable electrical conductivity only in one spatial direction, the one of application of the magnetic field during preparation. The theoretical study starts with the analysis by Monte Carlo simulations of how the structural parameters of SECs ifluence the probability of TEA. In these simulations the percolation probability in each of the characteristic directions is computed. In the second theoretical stage a constitutive model of the anisotropic piezoresistive response under conditions of TEA has been developed. Finally, this model is extended in order to predict the observed magnetoresistance response.Fil:Mietta, José Luis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Structure of the North Patagonian Andes between 41°30´ y los 42° 30’ S
No full textSe presentan en esta tesis los resultados del estudio del sector andino de los Andes Patagónicos Septentrionales ubicados entre los 41º30´ y los 42º30´S, en las provincias de Río Negro y Chubut. La región estudiada no contaba, hasta el momento, con levantamientos geológicos detallados debido a la dificultad de acceso que presenta este sector de los Andes. El análisis estratigráfico y morfoestructural del área constituyen los ejes principales del trabajo de investigación realizado. Las imágenes satelitales disponibles, así como los datos gravimétricos y relevamientos magnéticos con los que se pudo contar, complementan la información disponible y contribuyen a dar solidez a las interpretaciones realizadas. Además, se llevaron a cabo análisis petrográficos, geoquímicos y radimétricos. El análisis estratigráfico ha permitido realizar una caracterización de las unidades volcánicas y plutónicas jurásico-cretácicas que resulta considerablemente más precisa que las descripciones preexistentes. En particular, se ha reconocido además la existencia de una unidad volcánica miocena, previamente desconocida, que aflora en el sector interno de los Andes entre los 41º 30´ y los 41º 50´S. El análisis morfoestructural revela, a escala local, el carácter sinextensional de estas rocas y, a escala regional, la existencia de un importante evento de extensión. Las precisas dataciones radimétricas (U-Pb LAICPMS en circones) que se presentan en esta tesis permiten asignar este evento al Mioceno Medio a Superior. El análisis morfoestructural realizado permite postular que la faja plegada y corrida desarrollada a estas latitudes estuvo sometida a condiciones de evolución singulares que no han sido reconocidas en otros segmentos andinos. A la etapa compresiva que se inició durante el Mioceno Inferior a Medio, y continuó desarrollándose al menos hasta el Mioceno Superior en la zona de antepaís, se sobreimpusieron fenómenos extensionales en el sector occidental interno, de modo que ambos fenómenos podrían incluso haber coexistido durante una parte del proceso de estructuración de los Andes. El análisis morfoestructural aporta, por lo tanto, datos valiosos que permiten evaluar, en un sentido más amplio, el desarrollo de la deformación en el tiempo y el espacio. Adicionalmente, se discuten una serie de indicios que podrían indicar la existencia de uno o más eventos de deformación desarrollados durante el Jurásico-Cretácico, que deberán ser investigados a futuro.This thesis is focused on the study of the Andean sector of the North Patagonian Andes located between 41º30´ and 42º30´S, in Río Negro and Chubut provinces. This area is characterized by a difficult access, reason by which no previous detailed geological surveys were done. A stratigraphical and morphostructural analysis of the study area was done on the basis of field mapping and interpretation of satellite images. The interpretations presented in this thesis were also complemented with gravity and magnetic data, and also with petrographical, geochemical and geochronological analysis. The stratigraphical analysis allowed a precise characterization of the Jurassic-Cretaceous to Cenozoic volcanic and plutonic units. Additionally, a previously unknown, Miocene volcanic unit outcropping at the inner sector of the Andes, between 41º30´ and 41º50´S, was recognized. A morphostructural analysis reveals, at a local scale, the synextensional character of these rocks. The new radiometric ages presented in this work constrain this event to the middle to late Miocene. The morphostructural analysis allows us to postulate that the fold and thrust belt was subjected to unique conditions during its evolution, which are not recognized through other neighbor Andean segments. After the beginning of the compression in the late Miocene, and during its progression to the foreland zone, middle to late Miocene extensional phenomena occurred in the inner Andean sector. Additionally, morphostructural analysis provides valuable information in order to evaluate spatial and temporal development of the deformation. Finally, the existence of one or more deformational events acting in Jurassic-Cretaceous times is discussed.Fil:Tobal, Jonathan Elías. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Design and biological evaluation of a food product to improve protein and energy nutritional status of colombian children ten years age
No full textEl objetivo del presente trabajo fue diseñar y elaborar una colación con alimentos Colombianos típicos, que cubriera 25% de las necesidades de energía y de proteínas de escolares. Se diseñaron 2 preparaciones: F1: plátano maduro, polvo de hornear, canela, esencia de vainilla, huevo entero, leche en polvo semi descremada, azúcar, manteca, miel, y harina de trigo; F2: caseína vs leche en polvo, aceite alto oleico vs manteca y sin miel. Se realizó el análisis proximal (AOAC 1990). Se evaluó la calidad proteica en ratas Wistar, determinando relación proteica neta (RPN) y digestibilidad. La composición química fue, para F1 y F2, respectivamente, g/100 g: humedad: 23,20 y 32,00; proteína: 9,69 y 13,15; lípidos: 10,35; carbohidratos digeribles 48,4 y 36,15; cenizas: 2,75; fibra: 4,30 y 3,80, aportando por colación de 160 g 24 % y 22% del requerimiento energético de un escolar de 10 años. Las colaciones presentaron sabor a plátano, tradicional en alimentos colombianos. Los ensayos biológicos indicaron en ambos casos un deterioro importante de la proteína (47 a 31% c/r a caseína), cubriendo de 24 a 22% del requerimiento del escolar. Sería de interés futuro estudiar condiciones industriales que minimicen la reacción de Maillard en relación al proceso casero de elaboración de las formulaciones diseñadas.The objective of the present research was to design, with Colombian food products, a cake, covering 25% of energy and protein requirements of children. Two formulas were formulated which composition was: F1: ripe banana, baking powder, canela, vanila, whole egg, sugar, semi skimmed milk, butter, honey and wheat flour. F2: casein vs milk powder, high oleic oil vs butter and without honey. Proximal composition was determined (AOAC, 1990). Protein biologic evaluation was carried out in rats. Proximal composition was, for F1 y F2, respectively, g/100 g: humidity: 23,20 y 32,00; protein: 9,69 and 13,15; lipids: 10,35; digestible carbohydrates: 48,4 and 36,15; ashes: 2,75; fiber: 4,30 and 3,80. A serving size of 160 g provides 24% y 22% of energy requirements. Protein quality evaluation indicated, in both formulas, a biologic value regarding casein of 47 a 31%, covering 24 - 22 % from protein recommended allowances. Cakes presented the banana flavour accepted by colombian children. It would be of interest to study the possibility to decrease Maillard reaction applying industrial processes of preparation.Fil:Buenhombre, Ana Josefa. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
El estado inicial durante el acondicionamiento del acero para la electrodeposición de Zinc en medio ácido
No full textEn el presente trabajo se estudia el acondicionamiento de electrodos de acero para la electrodeposición de zinc a partir de soluciones de ZnCl2 + NH4Cl. El control del “estado inicial”, determinado por el potencial de acondicionamiento, Ei, y la densidad de corriente inicial anódica, ja,i, son de fundamental importancia para el proceso de electrodeposición. Los valores del potencial a circuito abierto, ECA, son afectados por los iones presentes tanto para soluciones de base de NH4Cl y de (NH4)2SO4, como para soluciones de electrodeposición. La comparación de las cronoamperometrías en el potencial inicial, Ei, muestra que este debe ser levemente más positivo que el ECA. Se encuentra que si se parte siempre de un valor de ja,i ≤ 100 (μAcm-2) estacionario y con el electrodo pulido siempre en iguales condiciones, se aseguran las condiciones de reproducibilidad experimental en las diferentes técnicas de electrodeposición.Fil: Mahmud, Z. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Procesos SuperficialesFil: Gordillo, G. Universidad de Buenos Aires (UBA). Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química FísicaFil: Ventura D'Alkaine, C. Universidade Federal de São Carlos (UFSCar
Dynamics and transport of organelles in living cells studied by single particle techniques
No full textLa organización intracelular depende de motores moleculares, proteínas que transportan diversos componentes celulares con una alta precisión espacio-temporal. En los últimos años, el desarrollo de nuevas técnicas de molécula y partícula única aplicadas a motores aislados han provisto información valiosa sobre las propiedades biomecánicas de estas proteínas. Sin embargo, el mecanismo de acción de las mismas en las células aún se desconoce. El objetivo general del presente trabajo es comprender los principios que gobiernan la dinámica de organelas en células vivas. Utilizando técnicas avanzadas de microscopía y de seguimiento de partícula única, estudiamos los procesos difusivos y activos que experimentan las organelas en el entorno citoplasmático. Por un lado, exploramos cómo diversos componentes del citoesqueleto influyen en el transporte conducido por motores moleculares en la célula. En una segunda instancia, evaluamos cómo se ve afectada la dinámica del transporte bidireccional al variar las propiedades biofísicas de los motores moleculares involucrados. Los resultados obtenidos nos permitieron construir un modelo teórico para comprender ciertos aspectos claves del transporte activo en células vivas.Molecular motors transport a wide variety of cellular components in the cytoplasm with high spatio-temporal accuracy ensuring the correct organization within the cell. In recent years, the development of new single molecule and single particle techniques applied to isolated motors have provided valuable information on the biomechanical properties of these proteins. However, the mechanism of action of motors in living cells is still poorly understood. The aim of this study was to understand the principles that govern the intracellular dynamics of organelles in living cells. We used advanced optical microscopy and single particle tracking techniques to study the diffusive and active processes experienced by organelles in the complex cytoplasmic environment. First, we explored how different cytoskeleton components influence the transport driven by molecular motors in the cell. Then, we assessed how the biophysical properties of molecular motors affect the dynamics of transport. The obtained results allowed us to construct a theoretical model to understand certain key aspects of transport in living cells.Fil:De Rossi, María Cecilia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Riemannian geometry of operator groups and homogeneous spaces
No full textEl objetivo de esta tesis es el estudio de la geometría de diferentes grupos de operadores, los cuales son perturbaciones de la identidad por un operador Hilbert-Schmidt. A través de este trabajo dotaremos a los espacios tangentes con distintas métricas Riemanianas y estudiaremos sus problemas métricos. La nueva métrica introducida aquí es la métrica polar que es definida usando la descomposición polar de los operadores inversibles. Compararemos esta métrica con las métricas clasicas invariantes a izquierda de los grupos de Lie. Además nos centraremos en algunos espacios homogéneos y analizaremos que métricas pueden ser definidas y que propiedades tienen.The aim of this thesis is the geometric study of different groups of operators which are a perturbation of the identity by a Hilbert- Schmidt operator. Throughout this work we will endow the tangent spaces with different Riemannian metrics and we will study their metric problems. The new metric introduced here is the polar metric, which is defined using the classical polar decomposition of invertible operators. We will compare this new metric with the classical left-invariant metric of Lie groups. Moreover we will focus in some homogeneous spaces given by the action of these operator groups and we analyse which metrics can be defined and study their properties.Fil:López Galván, Alberto Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Searching and isolation of secondary metabolites in plants and their characterization as anti-inflammatory and antimicrobial agent. Potential use of these in patients with cystic fibrosis
No full textLa Fibrosis Quística (FQ) es una enfermedad autosómica recesiva producida por mutaciones en el gen que codifica un canal para iones cloruro, el CFTR. La principal complicación a la que se enfrentan las personas que padecen FQ es el daño pulmonar crónico y progresivo causado principalmente por el patógeno oportunista Pseudomonas aeruginosa. En esta tesis, se estudiaron compuestos provenientes de fuentes naturales con el objetivo de establecer si alguno de ellos poseía actividad antimicrobiana sobre P. aeruginosa PAO1 y/o anti-inflamatoria en modelos in vitro e in vivo. En una etapa preliminar, se empleó un extracto acuoso (RACU) y otro etanólico (RETOH) obtenidos a partir de hojas frescas de romero, y posteriormente se evaluaron sus compuestos mayoritarios: el ácido rosmarínico (RA), el ácido carnósico (CA) y el carnosol (CS). De todos, el CA, disminuyó el crecimiento de P. aeruginosa de manera dosis dependiente, potenció la actividad del antibiótico tobramicina, redujo la adhesión bacteriana a placas de poliestireno, e interfirió con la motilidad a concentraciones subinhibitorias. Mediante el uso de la cepa sensora de acil homoserina lactonas (AHLs), C. violaceum CV026,se observó que el CA afectó la producción de las AHLs C4-AHL, C6-AHL, C8-AHL y C12-AHL, responsables de la activación de genes reguladores del sistema quorum sensing (QS). En los ensayos de inflamación, tanto CA como el CS presentaron una importante actividad anti-inflamatoria tópica en modelos de ratón, corroborándose este efecto por estudios histopatológicos, y demostrándose por primera vez que el CA y el CS decrecen significantemente la expresión de IL-1β y TNF-α, e inhiben completamente la expresión de COX-2. Otro compuesto estudiado fue el xilitol debido a que es empleado en la prevención de patologías relacionadas con la colonización bacteriana en las fauces y vías aéreas superiores, se hipotetizó sobre la posibilidad de que se pueda emplear para inhibir el crecimiento de P. aeruginosa. Los resultados revelaron efectos pleiotrópicos del xilitol sobre los genes controlados por QS tanto en la producción de elastasa, piocianina, los movimientos de swarming, twitching y la formación de biofilm, sugiriendo que la producción de AHLs se encontraba afectada. El empleo de los plásmidos pME3853 (lasl::LacZ) y pME3846 (rhll::LacZ) en PAO1, permitieron demostrar la disminución de la producción de AHLs en presencia del xilitol. Por otra parte el cultivo de PAO1 crecido durante toda la noche en presencia de xilitol, se adhirió menos a las células epiteliales bronquiales Calu-3 crecidas en monocapa, disminuyendo el daño oxidativo producido por el proceso inflamatorio y la liberación de IL-8 por parte del epitelio bronquial comparado con el control (crecido sin xilitol). En conclusión, esta tesis presenta evidencias sobre el potencial uso de compuestos bioactivos provenientes de plantas en la inhibición del crecimiento de microorganismos de difícil erradicación y los posibles mecanismos involucrados.Cystic Fibrosis (CF) is an autosomal recessive disease caused by mutations in the gene encoding the CFTR chloride channel. The main complication for people with CF is chronic and progressive lung damage caused mainly by the opportunistic pathogen, P. aeruginosa. In this thesis, natural compounds were studied in order to determine if these, had antimicrobial activity on P. aeruginosa PAO1 and/or anti-inflammatory activity in vitro and in vivo models. In the first stage, an aqueous (RACU) and ethanolic (RETOH) extracts, from fresh leaves of rosemary, and its main constituents such as rosmarinic acid (RA), carnosic acid (CA) and carnosol (CS) were studied. From these compounds, CA, not only reduced the growth of P. aeruginosa in a dose-dependent manner, but also enhanced the activity of tobramycin antibiotic. Also decreased adhesion on polystyrene plates, and interfered with bacterial motility at subinhibitory concentrations. However, the production of AHLs (C4-AHLs, C6-AHL, C8-C12-AHLs) molecules responsible for the activation of genes regulating system quorum sensing (QS), were increased by CA, when C. violaceum CV026 was employed. In inflammatory test, both CA and CS had higher topical anti-inflammatory activity in mouse models, being corroborated by histopathological studies and demonstrating for the first time that CA and CS decreased significantly, the expression of IL-1β and TNF-α, and a complete inhibition of COX-2 expression. Subsequently, xylitol other natural component employed in the prevention of pathologies related to bacterial colonization of fauces and upper airways was studied. This compound showed pleiotropics effects on genes controlled by QS, such as elastase, pyocyanin, swarming, twitching and biofilm, suggesting that the production of AHLs were affected. To confirm this point, pME3853 (lasl::LacZ) and pME3846 (rhll::lacZ) plasmids were employed in PAO1, confirming that AHLs expression were decreased. In vitro, the growing of PAO1 with xylitol, reduced the adhesion of the bacteria on bronchial epithelial Calu-3 cells, also reduced the oxidative damage and decreased significantly the IL-8 release by bronchial epithelium. In conclusion, the plant kingdom offers a large number of components and bioactive compounds with its potential use against microorganisms where their eradication is difficult to control.Fil:Mengoni, Eleonora Soledad. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Visualizing geospatial data for meteorology
No full textLa visualización de datos geoespaciales cubre un gran espectro de técnicas visuales e interactivas para la representación, interacción y análisis de datos geoespaciales. Este tipo de datos se caracteriza por tener una referencia geográfica, también puede contener una componente temporal, y usualmente proviene de fuentes masivas y heterogéneas. El diseño de herramientas efectivas para asistir a los usuarios en el proceso de razonamiento analítico de datos complejos y dinámicos constituye un gran desafío. Un diseño efectivo comprende una combinación correcta de representaciones visuales, mecanismos interactivos, y procesamiento semiautomático. Una selección equilibrada de estos elementos depende del dominio específico de aplicación. Esto puede ser sólo alcanzado por un enfoque integral donde el usuario cumple un rol central, colaborando en cada paso de su diseño y evaluación. Diferentes factores influencian este proceso, por ejemplo, el flujo de trabajo de tareas específico del dominio de aplicación, los requerimientos del usuario, y la complejidad de los datos. La presente tesis conduce al lector a través de diferentes enfoques que abordan el desafío de diseñar soluciones de visualización geoespacial eficientes, con aplicaciones específicas para la meteorología. Estos enfoques combinan distintas estrategias de visualización analítica para asistir a los pronosticadores en el análisis del pronóstico operativo del estado del tiempo. Los pronosticadores necesitan realizar un análisis rápido de la información, en el día a día. Proponemos un diseño novedoso que balancea la experiencia del usuario y el análisis semiautomático. Este diseño permite al usuario identificar tendencias y anomalías, analizar incertidumbre, y detectar errores del modelo numérico en forma ágil. También analizamos la integración de tecnologías de juegos serios y visualización científica. Nuestro diseño incorpora técnicas de visualización y tecnologías de juegos serios, en particular de simuladores de vuelo. El mismo demuestra los beneficios que esta integración puede brindar a la interacción con datos geoespaciales por medio de una aplicación de visualización 3D que explora ambientes topográficos y datos atmosféricos. Hemos evaluado la factibilidad y eficiencia de ambos enfoques por medio de diferentes casos de estudio diseñados en estrecha colaboración con meteorólogos, expertos del dominio. Esta evaluación fue realizada usando una metodología de diseño participativa e iterativa. Las conclusiones discutidas en este trabajo abrirán nuevas oportunidades de investigación para el diseño de soluciones de visualización de datos geoespaciales eficientes en el área de meteorología, en el análisis del estado del tiempo y soporte para la toma de decisiones.Geospatial data visualization covers a huge scope of visual techniques and interactive mechanisms for the representation, interaction and analysis of geospatial data. This kind of data is characterized for having a geographic reference, it can have a temporal component and often comes from massive and heterogeneous sources. The design of effective tools to assist users on analytical reasoning on these complex and dynamic data constitutes a big challenge. Effective design entails a right combination of visual representations, interactive mechanisms and semi-automatic processing. A carefully chosen selection of these elements depends on the specific domain of application. This can be achieved by an integral approach where the user plays a central role, collaborating in each step of the design and evaluation. Different factors influence this process, for example, the specific domain task workflow, user’s needs and data complexity. This thesis guides readers through different approaches that address the challenge of designing efficient geospatial visualization solutions with specific applications in meteorology. Our approaches face different visual analytical strategies to assist forecasters in the analysis of operational weather forecasts. Forecasters need to perform quick analysis of the data on a daily basis. We propose novel designs that balance user experience and semiautomated analysis. They allow the user to identify trends and anomalies, to analyze uncertainty, and to detect numerical model errors in an agile process. We also analyze the integration of serious games technologies and scientific visualization. Our design combines visualization techniques and serious games technologies, in particular flight simulators. It puts forward the benefits that this integration can bring to the interaction with geospatial data by means of a specific data model design and a 3D visualizer of topographic environments and weather information. We evaluated the feasibility and efficiency of our approaches by means of several case studies designed in close collaboration with meteorologists, who are the domain experts. This evaluation was performed using an iterative and participatory methodology. Conclusions discussed in this work will open new research opportunities to enhance the design of efficient geospatial visualization tools for meteorology, weather analysis and decision-making support.Fil:Diehl, Alexandra. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Structured magneto-elastic composites. Synthesis and characterization of particles simultaneously magnetic and conductors in order to obtain materials with piezo and magneto resistivity
No full textSe estudiaron propiedades magnéticas, elásticas y eléctricas de compositos magneto-elásticos estructurados. Los mismos están formados por dispersiones de material inorgánico magnético en una matriz orgánica elastómera, preparando el composito en presencia de un campo magnético uniforme. Como material inorgánico se utilizaron agregados formados por nanopartículas magnéticas sobre las cuales se redujo plata metálica, los cuales son simultáneamente magnéticos y conductores eléctricos. El hecho de que sean magnéticos permite alinearlos dentro del medio orgánico fluido cuando se aplica el campo magnético. Este proceso se realiza juntamente con el curado térmico o la evaporación del solvente. La preparación en presencia de campo magnético, mientras la matriz es aún fluida, induce la agregación del material inorgánico en estructuras de tipo cadenas, que se ubican una tras otra en la dirección del campo. Los compositos así obtenidos son magnéticos, conductores de la electricidad y elásticos (pues las matrices utilizadas son polímeros elastómeros). Dichas propiedades son anisotrópicas, pues el sistema está estructurado. Las condiciones de preparación, concentración y naturaleza de las partículas, condiciones de curado y tipo de polímero fueron variadas para obtener compositos con distintas propiedades. La tesis comprendió la síntesis y caracterización de nanopartículas de magnetita y ferritas de cobalto (5-15 nm). El paso posterior consistió en obtener agregados de dichas nanopartículas y plata (Ag) por reducción de Ag+ sobre las nanopartículas obtenidas. De esta forma se obtuvieron micro agregados (1-5 μm) que resultaron conductores óhmicos y magnéticos. Se emplearon distintas técnicas de caracterización química, morfológica, magnética y eléctrica, entre ellas DRX, SAXS, SEM, EDS, TEM, Espectroscopía Mossbauer, VSM, SQUID, FMR, STM, potenciometría, etc. Se utilizaron dos tipos de elastómeros: poli-dimetil-siloxano (PDMS) con distinto grado de entrecruzamiento y goma de estireno-butadieno (SBR, por sus siglas en inglés). En el caso de PDMS se obtuvieron cortes milimétricos cuya superficie se puede mecanizar para obtener conductividad a través de los cortes. El curado térmico con las micropartículas incluidas se realizó en moldes rotantes ubicados entre los polos de un electroimán. En el caso de SBR se obtuvieron películas de 100-150 μm utilizando un dispositivo especialmente diseñado. Los compositos se caracterizaron por FTIR, TGA, RMN, DSC, curvas deformación-tensión, profilometría, etc. Se estudiaron las propiedades de magnetoresistencia y piezoresistencia de los compositos obtenidos, analizando la variación de la conductancia eléctrica con campos magnéticos externos (magnetoresistencia) y con tensiones mecánicas aplicadas (piezoresistencia). Siempre se observó aumentó de la conducción eléctrica al aplicar dichos campos en la dirección de las cadenas formadas en el material. La reversibilidad de las respuestas obtenidas es dependiente del tipo de partícula magnética empleada (superparamagnéticas o ferromagnéticas). Estos aspectos, fundamentales para el diseño de sensores piezo y/o magneto resistivos, son discutidos en la presente tesis.Magnetic, elastic and electrical properties of magneto-elastic structured composites were studied. They are formed by magnetic inorganic material dispersions in an organic elastomeric matrix, preparing the composite in the presence of a uniform magnetic field. The inorganic material is formed by clusters of magnetic nanoparticles and metallic silver, which are simultaneously magnetic and electrical conductors. These clusters can be aligned within the organic medium when the magnetic field is applied during preparation. This process is performed in conjunction with thermal curing or solvent evaporation. The preparation in the presence of magnetic field, while the array is still fluid, induces aggregation of inorganic material in chain structures, which are located one after another in the direction of the field. The composites thus obtained are magnetic, electrically conductive and elastic (for the matrices used are elastomeric polymers). These properties are anisotropic as the system is structured. The preparation conditions, concentration and nature of the particles, curing conditions and type of polymer were varied to obtain composites with different properties. The thesis includes the synthesis and characterization of nanoparticles of magnetite and cobalt ferrites (5-15 nm). The subsequent step was to obtain aggregates of those nanoparticles and silver (Ag) by reduction of Ag + on the nanoparticles. Thus micro aggregates (1-5 μm) ,which are magnetic and ohmic conductors, were obtained. Several techniques of chemical, morphological, magnetic and electric characterization were used, including XRD, SAXS, SEM, EDS, TEM, Mossbauer spectroscopy, VSM, SQUID, FMR, STM, potentiometry, etc. Poly-dimethyl-siloxane (PDMS) with different degrees of cross-linking, and styrene-butadiene rubber (SBR) were used as elastomers. For PDMS millimetre slides were obtained whose surface was machined to obtain conductivity through the material. Thermal curing was performed (after adding the microparticles) using rotating moulds placed between the poles of an electromagnet. In the case of SBR, films of 100-150 μm were obtained using a specially designed device. The composites were characterized by FTIR, TGA, NMR, DSC, stress-strain curves, profilometry, etc. Magnetoresistance and piezoresistance of the composites were studied by analyzing the change in electrical conductance with external magnetic field (magnetoresistance) and applied mechanical stress (piezoresistance). The electrical conductance increases when applying those fields in the direction of the chains formed in the material. The reversibility of the responses depends on the type of magnetic particle (superparamagnetic or ferromagnetic). These aspects, which are essentials to the design of piezo and / or magneto resistive sensors, are discussed in this thesis.Fil:Ruiz, Mariano Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina