Novel Applications of Optical Diffraction Tomography: On-chip Microscopy and Detection of Invisibility Cloaks

[ES] La tomografía por difracción surge para mejorar las técnicas de imagen al considerar la naturaleza ondulatoria de la luz. Mientras que los primeros sistemas de imagen médica se basaban únicamente en fuentes sin difracción, este enfoque consigue mejorar la reconstrucción del índice de refracción de los objetos, lo que permite, por ejemplo, el estudio de estructuras subcelulares. Del mismo modo, la demanda de redes de telecomunicaciones cada vez más rápidas y seguras ha propiciado la aparición de la fotónica. Hace dos décadas, la combinación de estos dos campos dio lugar a los primeros sistemas de tomografía por difracción óptica (ODT), los cuáles han evolucionado rápidamente durante este siglo. En esta tesis, presentamos dos nuevas aplicaciones de la ODT. La primera está relacionada con el concepto del microscopio tomográfico de fase (TPM), una versión de la ODT que permite el estudio de células aisladas, con muchas aplicaciones biomédicas, como el diagnóstico y la prognosis del cáncer. Sin embargo, los sistemas TPM actuales son caros, pesados y complejos. Para resolver estos problemas, proponemos el concepto de TPM en chip. Con este fin, diseñamos una hoja de ruta hacia el primer dispositivo tomográfico integrado en el marco de la tecnología lab-on-a-chip (LoC), y desarrollamos los primeros pasos para ello: 1) Hasta ahora, sólo se han utilizado detectores planos para obtener los mapas de índice de refracción de los objetos estudiados en TPM, basados en la detección del campo difractado hacia delante. Sin embargo, los principios físicos fundamentales indican que medir también el campo difractado hacia detrás debería mejorar la resolución de las imágenes. Además, un detector plano no es la configuración óptima para el TPM en chip. En esta línea, hemos explorado la posibilidad de usar detectores circulares en este escenario, como una técnica más adecuada para las configuraciones en chip, demostrando al mismo tiempo que este enfoque proporciona una mejor resolución que el lineal. 2) Proponemos un esquema de TPM en chip basado en el uso de nanoantenas dieléctricas como fuente de luz y píxeles detectores ODT, y caracterizamos experimentalmente su comportamiento mediante microscopía óptica de campo cercano. En cuanto a la segunda aplicación, estudiamos el potencial de la ODT como nuevo paradigma en la detección de capas de invisibilidad realistas, una de las aplicaciones más importantes de los metamateriales. Hasta ahora, el scattering cross section (SCS) se ha utilizado como modelo de referencia para diseñar y observar la eficacia de estos dispositivos para ocultar objetos. En nuestro estudio, demostramos que la ODT puede detectar las capas de invisibilidad prácticas con una sensibilidad superior a la que ofrece el SCS, incluso a las frecuencias de trabajo óptimas. Además, es posible obtener una imagen representativa del tamaño y la forma de la capa, revelando claramente su existencia. Finalmente, se discuten las conclusiones extraídas de los resultados obtenidos. Además, se detallan las futuras líneas de trabajo para abordar los retos que no se han completado en esta tesis doctoral.[CA] La tomografia per difracció sorgeix per millorar les tècniques d'imatge anteriors en considerar la naturalesa ondulatòria de la llum. Mentre que els primers sistemes d'imatge mèdica es basaven únicament en fonts sense difracció, aquest enfocament aconsegueix millorar la reconstrucció de l'índex de refracció dels objectes, la qual cosa permet, per exemple, l'estudi d'estructures subcelulars. De la mateixa manera, la demanda de xarxes de telecomunicacions cada vegada més ràpides i segures ha propiciat l'aparició de la fotònica. Fa dues dècades, la combinació d'aquests dos camps va portar als primers sistemes de tomografia per difracció òptica (ODT), els quals han evolucionat ràpidament durant aquest segle. En aquesta tesi, presentem dues noves aplicacions de la ODT. La primera està relacionada amb el concepte del microscopi tomogràfic de fase (TPM), una versió de la ODT que permet l'estudi de cèl·lules aïllades, amb moltes aplicacions en biomedicina, com el diagnòstic i prognosi del càncer. No obstant això, els sistemes TPM actuals són cars, pesats i complexos. Per resoldre aquests problemes, proposem el concepte de TPM en xip. Per fer-ho, dissenyem un full de ruta cap al primer dispositiu tomogràfic integrat en el marc de la tecnologia lab-on-a-chip (LoC), i desenvolupem els primers passos a aquest efecte: 1) Fins ara, només s'han utilitzat detectors plans per a obtindre els mapes d'índex de refracció dels objectes estudiats en TPM, basats en la detecció del camp difractat cap avant. No obstant això, els principis físics fonamentals indiquen que mesurar també el camp difractat cap endarrere hauria de millorar la resolució de les imatges. A més, un detector pla no és la configuració òptima per al TPM en xip. En aquesta línia, hem explorat la possibilitat d'usar detectors circulars en aquest escenari, com una tècnica més adequada per a les configuracions en xip, demostrant al mateix temps que aquest enfocament proporciona una millor resolució que el lineal. 2) Proposem un esquema de TPM en xip basat en l'ús de nanoantenes dielèctriques com a font de llum i píxels detectors ODT, i caracteritzem experimentalment el seu comportament en camp pròxim mitjançant microscòpia òptica de camp pròxim. Pel que fa a la segona aplicació, estudiem el potencial de la ODT com a nou paradigma en la detecció de capes d'invisibilitat realistes, una de les aplicacions més importants dels metamaterials. Fins ara, el scattering cross section (SCS) s'ha utilitzat com a model de referència per a dissenyar i observar l'eficàcia d'aquests dispositius per a ocultar objectes. En el nostre estudi, vam demostrar que la ODT pot detectar les capes d'invisibilitat pràctiques amb una sensibilitat superior a la que ofereix el SCS, fins i tot a les freqüències de treball òptimes. A més, és possible obtindre una imatge representativa de la grandària i la forma de la capa, revelant clarament la seua existència. Finalment, es discuteixen les conclusions extretes dels resultats obtinguts i es detallen les futures línies de treball per a abordar els reptes que no s'han completat en aquesta tesi doctoral.[EN] Diffraction Tomography arises to improve previous imaging techniques by considering the wave nature of light. Whereas the first medical imaging systems relied only on non-diffracting sources, this approach results in an enhanced reconstruction of the object's refractive index distribution, allowing, for example, the study of subcellular structures. Likewise, the demand for increasingly faster and secure telecommunication networks led to the advent of photonics. Two decades ago, the combination of these two fields gave rise to the first optical diffraction tomography (ODT) systems, which have rapidly evolved during this century. In this thesis, we present two novel applications of ODT. The first one is related to the concept of tomographic phase microscopy (TPM), a version of ODT that enables the study of isolated cells, with many applications in biomedicine, such as the diagnosis and prognosis of cancer. Nevertheless, current TPM systems are expensive, heavy, and cumbersome. To solve these issues we propose the concept of on-chip TPM. For this purpose, we design a roadmap towards the first integrated tomographic device in the frame of lab-on-a-chip (LoC) technology and develop the first steps to this end: 1) Until now, only flat detectors have been used to obtain the refractive index maps of the objects studied in TPM, based on the detection of the forward scattering. However, fundamental physical principles indicate that measuring also the backscattered field should improve the resolution of the images. Moreover, a flat detector is not the optimal configuration for on-chip TPM. In this vein, we have explored the possibility of using circular detectors in this scenario as a more suitable technique for on-chip configurations, demonstrating at the same time that this approach provides a better resolution than the linear one. 2) We propose a TPM on-chip scheme based on the use of dielectric nanoantennas as the ODT light source and detector pixels, and experimentally characterize their near-field behavior via scanning near-field optical microscopy. As for the second application, we study the potential of ODT as a new paradigm in the detection of realistic invisibility cloaks, one of the most important applications of metamaterials. Up to now, the scattering cross section (SCS) has been used as the gold standard to design and observe the effectiveness of these devices in hiding objects. In our study, we show that ODT can detect practical invisibility cloaks with a higher sensitivity than that offered by the SCS, even at the optimal working frequencies. Moreover, it is possible to obtain an image depicting the size and shape of the cloak, clearly revealing their existence. Finally, the conclusions drawn from the obtained results are discussed. In addition, future lines of action to address the challenges that have not been completed in this doctoral thesis are detailed.Díaz Fernández, FJ. (2021). Novel Applications of Optical Diffraction Tomography: On-chip Microscopy and Detection of Invisibility Cloaks [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180125TESI

Diseño de una antena de parche de banda ancha con polarización circular

En este proyecto se diseñará una antena de parche de bajo coste cuya característica principal sea un ancho de banda de adaptación a -10 db del 20% y simultáneamente el mayor ancho de banda en la razón axial para conseguir una polarización circular. Queremos que la frecuencia de trabajo esté centrada en 2,4 Ghz. La elección de este tipo de diseño se debe a que no hay muchas antenas con este tipo de características, sí que existen diseños de antenas de parche con un gran ancho de banda y otras con polarización circular individualmente, pero lo que pretendemos es unir estas características y conseguir una antena que las mantenga conjuntamente que es donde reside la complejidad del proyecto.Ingeniería de Sistemas de Comunicacione

Deixis and verbal politeness in request production in english and spanish

The main aim of this article is to analyse the links between time and person deixis, and the expression of verbal politeness in English and Spanish. The research instrument implemented has been a discourse completion test, which has been administered to native speakers of English and Spanish and to non-native English speakers whose mother tongue is Spanish. The results obtained show that there exists a close connection between the notions of deixis and verbal politeness in English and Spanish. However, significant differences have also been observed between both languages in this respect.El principal objetivo de este artículo consiste en analizar la relación entre la deixis personal y temporal y la expresión de la cortesía verbal en inglés y en español. El instrumento de investigación ha sido un cuestionario para completar el discurso, que se ha administrado a hablantes nativos de inglés y de español y a hablantes no nativos de inglés cuya lengua nativa es el español. Los resultados obtenidos muestran evidencia de la existencia de una conexión íntima entre las nociones de deixis y de cortesía verbal en inglés y en español. No obstante, se han apreciado diferencias significativas entre ambas lenguas en este sentido

System dynamics modelling in systems biology and applications in pharmacology

El modelado matemático de sistemas biológicos complejos es uno de los temas clave en la Biología de Sistemas y varios métodos computacionales basados ​​en la simulación computarizada han sido aplicados hasta ahora para determinar el comportamiento de los sistemas no lineales. La Dinamica de Sistemas es una metodología de modelado intuitivo basada en el razonamiento cualitativo por el cual un modelo conceptual se puede describir como un conjunto de relaciones de causa y efecto entre las variables de un sistema. A partir de esta estructura, es posible obtener un conjunto de ecuaciones dinámicas que describan cuantitativamente el comportamiento del sistema. Centrándose en los sistemas farmacológicos, el modelado compartimental a menudo se utiliza para resolver un amplio espectro de problemas relacionados con la distribución de materiales en los sistemas vivos en la investigación, el diagnóstico y la terapia en todo el cuerpo, los órganos y los niveles celulares. En este artículo presentamos la metodología de modelado de Dinámica del Sistema y su aplicación al modelado de un modelo compartimental farmacocinético-farmacodinámico del efecto de profundidad anestésica en pacientes sometidos a intervenciones quirúrgicas, derivando un modelo de simulación en el entorno de simulación orientada a objetos OpenModelica. La Dinamica de Sistemas se puede ver como una herramienta educativa poderosa y fácil de usar y en la enseñanza de Biología de Sistemas.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

El Derecho de sucesiones en los primeros manuales de Derecho español. El caso de la “Ilustración del Derecho real de España” de don Juan Sala Bañuls (II)

Continuación del artículo publicado en el número anterior de este AnuarioEl presente trabajo trata de estudiar cómo era explicado el Derecho de sucesiones en uno de los primeros manuales universitarios, el de don Juan de Sala Ilustración del Derecho Real de España, que será considerado texto oficial en tiempos de Fernando VII. A través de este texto vemos también como todavía seguía en vigor gran parte del Derecho de sucesiones de épocas pasadas, plasmados en dos grandes obras jurídicas: las Partidas y la Novísima Recopilación, esta última a su vez recogía normas de dos importantes Ordenamientos de Cortes, el Ordenamiento de Alcalá y, sobre todo, las Leyes de Toro. Como conclusión, la obra de Sala servirá de modelo a los primeros manuales del siglo XIXThe present work tries to study how the Law of successions was explained in one of the first university manuals, that of don Juan de Sala Ilustración del Derecho Real de España, which will be considered to be an official text in times of Fernando VII. Across this text we see also as still it was following in effect great part of the Law of successions of last epochs, formed of two big juridical works: the Partidas and the Novísima Recopilación, the latter in turn was gathering procedure of two important Ordenamientos de Cortes, the Ordenamiento de Alcalá and, especially, the Leyes de Toro. As conclusion, the work of Sala will use as model to the first manuals of the 19th\ud centuryIV. EL CONTENIDO DEL TESTAMENTO. 1. Legítima y mejoras. 2. Los legados: 2.1. Concepto. 2.2. Contenido del legado. 2.3. Extinción del legado. 2.4. Límite de la cuantía del legado. La “cuarta falcidia”. 3. Los fideicomisos. 4. Las donaciones “mortis causa”. V. LOS MAYORAZGOS. 1. Concepto. 2. Formación del mayorazgo. 3. Tipos de mayorazgos. 4. Reglas de los mayorazgos regulares. VI. LA SUCESIÓN INTESTADA. 1. Concepto. 2. Los órdenes de sucesión: 2.1. Descendientes. 2.2. Ascendientes. 2.3. Parientes colaterales. 3. Adjudicación de los bienes. 4. Bienes sujetos a reserva. VII. CONCLUSIONE

Communicative superabundance of political leaders on Twitter. The Spanish case

Los últimos años han significado el descubrimiento y la utilización de forma cada vez más profesionalizada de las redes sociales como una forma más de comunicación política y de influencia en los procesos electorales; tanto en la esfera social y electoral como por su capacidad de influir en la agenda política y mediática. El presente texto realiza un análisis de la evolución del número total de tuits que los principales líderes políticos españoles emitieron en Twitter en los meses previos a las dos últimas elecciones generales, específicamente los meses de noviembre y diciembre de 2015 y mayo y junio de 2016. En concreto el trabajo contabiliza las cuentas de los candidatos a la presidencia de Gobierno por parte de los cuatro principales partidos políticos españoles, mostrando la evolución del número de tuits publicados. Ello permite evidenciar la sobreabundancia comunicativa, en varios casos, de los líderes políticos españoles. Paralelamente el estudio recoge el número y el crecimiento de los seguidores en la red social de los líderes buscando la interrelación entre ambos factores. Utilizando una metodología cuantitativa se muestra que la reiteración comunicativa sin valor añadido en la red por parte de muchos líderes no significa necesariamente una comunicación eficaz ni una influencia relevante en las redes sociales. Como consecuencia, el estudio encuentra entre sus conclusiones iniciales la existencia de una sobreabundancia informativa por parte de los principales líderes políticos que no se materializa en términos de audiencia.Recent years have meant the discovery and use of increasingly professionalized social networks as a form of political communication and influence on electoral processes; both in the social and electoral sphere and for its ability to influence the political and media agenda. This text is an analysis of the evolution of the total number of tuits that the main Spanish political leaders issued on Twitter in the months before the last two general elections, specifically the months of November and December 2015 and May and June 2016. Specifically, the work counts the accounts of the candidates for the presidency of the Government by the four main Spanish political parties, showing the evolution of the number of tuits published. This allows to demonstrate the communicative superabundance, in several cases, of the Spanish political leaders. At the same time, the study gathers the number and growth of followers in the social network of the leaders looking for the interrelation between both factors. Using a quantitative methodology, it is shown that the communicative reiteration without added value in the network by many leaders does not necessarily mean effective communication or a relevant influence in social networks. Therefore, the study finds among its initial conclusions the existence of an informative overabundance on the part of the main political leaders that does not materialize in terms of audience

The influence of Twitter in the electoral processes. Analysis of the case of the primary elections in the PSOE, 2017

El propósito de este trabajo es analizar la influencia en la red social Twitter aplicada al estudio de la presencia de los políticos durante un proceso electoral de primarias en un partido. En este caso, el estudio se basa en las elecciones primarias del PSOE en 2017. Para ello se utilizan también técnicas de aprendizaje de máquina y cuantificación de contenidos a través del uso herramientas informáticas ligadas al Big data.This paper analyses Twitter influence as regards the presence of political candidates during political parties’ primary elections. In this case, the study is based on PSOE primary elections in 2017. Machine learning techniques and content quantification have been used as methodological tools related to Big Data

Partial coherent states in graphene

Producción CientíficaWe employ a symmetric gauge to describe the interaction of electrons in graphene with a magnetic field which is orthogonal to the layer surface and to build the so-called partial and bidimensional coherent states for this system in the Barut-Girardello sense. We also evaluate the corresponding probability and current densities as well as the mean energy value.Junta de Castilla y León (projects VA137G18 and BU229P18)Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (project MTM2014-57129-C2-1-P