Ion and Photon Emission in Laser Ablation Processes of Energetic Materials in Condensed Phase

En la presente memoria se ha llevado a cabo en primer lugar un estudio de los procesos de ionización y fragmentación de materiales energéticos orgánicos mediante espectrometría de masas de tiempo de vuelo por ionización láser (LI-TOF-MS). El objeto del trabajo se basó en conseguir un mayor conocimiento acerca de los fenómenos implicados en la formación de especies iónicas a diferentes regímenes energéticos a partir de la excitación con láser de la muestra, además de obtener una mejora en la señal espectral y, por tanto, en la calidad analítica de la técnica. En el estudio además se obtuvieron los valores de fluencia umbral para las diferentes especies iónicas y los valores óptimos para los parámetros temporales de extracción que permitieron obtener de forma modulada información preferentemente atómica (importante para aspectos fundamentales relacionados con la dinámica del proceso de fragmentación) o preferentemente molecular (útil para propósitos de identificación forense). Se demostró, así mismo, la capacidad analítica para identificación forense de la técnica con la monitorización de iones moleculares característicos de compuestos nitroaromáticos. Así mismo se elaboró una librería de espectros LIMS para compuestos orgánicos de diversa índole que figura como anexo en esta memoria. A continuación se realizaron estudios en coincidencia óptico-masas a partir de la señal de emisión del plasma generado a partir de la ablación de compuestos nitroaromáticos en fase condensada y en un ambiente de ultra alto vacío, recogida por un sistema LIBS, y de la señal iónica procedente de las especies cargadas presentes en la pluma mediante el sistema LIMS, respectivamente.Se comprobó la existencia de un gran paralelismo en el comportamiento experimentado durante la ablación por la molécula de TNT y la de sus precursores, DNT y MNT, observando la evolución de las señales analíticas recogidas con la variación de la energía: patrones de fragmentación y señales de emisión obtenidos en cada caso. Así mismo, se evaluó el nivel de coincidencia o grado de paralelismo entre especies neutras monitorizadas mediante emisión óptica y las especies equivalentes iónicas detectadas en el espectrómetro de masas, tanto atómicas como las moleculares. A continuación, el método se aplicó en el análisis directo de tres isómeros del compuesto ¿dinitrotolueno¿ en fase sólida, llevando a cabo por un lado el análisis mediante LIMS y por otro el análisis por LIBS, tanto a alto vacío como a presión atmosférica, con el objetivo de evaluar las capacidades de estos métodos basados en la desorción/ablación por láser en la identificación de compuestos orgánicos con analogías de tipo composicional y estructural. Tras este análisis se prosiguió en la dirección de dar algo más de luz en la química que se desarrolla en el plasma de nitro compuestos de carácter explosivo mediante LIBS. De esta forma se pretendía estudiar cómo afectaban las condiciones energéticas y de presión atmosférica a las rutas de formación de especies excitadas en el plasma. Para ello, el estudio se valió de la espectrometría de masas como técnica de soporte a la interpretación a los espectros ópticos, verificando la presencia de especies que potencialmente pueden participar en las rutas propuestas de fragmentación de los compuestos estudiados. Se realizó un experimento a presión controlada sobre compuestos aromáticos para explorar la influencia de la presión y, por consiguiente, de la densidad del entorno, en el desarrollo del plasma, llevando a cabo espectroscopía resuelta en el tiempo y en el espacio para monitorizar la evolución en la dinámica de expansión del plasma. Para ello se siguieron las cinéticas de las especies atómicas, iónicas y moleculares de emisión características de los compuestos estudiados. Con ello se perseguía, por un lado, vislumbrar en un mayor grado la forma en que la presión de aire participa en dicha cinética de generación del plasma en compuestos orgánicos y, al mismo tiempo, identificar en qué condiciones ambientales la respuesta óptica recogida por el detector da lugar a las mejores características espectrales desde el punto de vista analítico. Por último, la ablación láser se llevó a cabo en presencia de atmósferas de distinta naturaleza, tanto gases reactivos como inertes, y se estudió cómo éstos interaccionan con el plasma y participan en la química de la pluma. Se evaluó la forma en que estos gases de fondo contribuyen a las señales de emisión en los espectros LIBS integrados en el tiempo para así poder identificar las rutas más favorables de formación de especies de emisión características en cada caso y aquellas otras que quedaban inhibidas

ARAÑÓ, Laia y VILANOVA, Francesc: Un mundo en guerra. Crónicas españolas de la Segunda Guerra Mundial (1939-1946). Barcelona: Ediciones Destino, 2008, 857 pp.

ReviewReseñ

Insights on the acting role of Martian atmosphere in the fragmentation pathways of organic and C-containing inorganic compounds using LIBS

In the present work, a preliminary fundamental study about the influence of background gas in Martian surface conditions (CO2, P=7 mbar) on the formation of emitting species in laser-induced plasmas of ablated C-containing compounds was performed. Results were compared with those obtained using ambient air as surrounding gas of irradiated samples. Energy thresholds were evaluated for excited atomic and molecular species of interest resulting in the plasma using a home-made LIBS system coupled to a pressure chamber for simulating Martian environment during the analysis of samples. Inorganic salts as calcium carbonate and magnesium carbonate besides pyrene as organic reference compound were analyzed in order to discern the origin of C-containing species coexisting in the plasma plume (C, C2 and CN, mainly). Results from acquired emission spectra shed light on the different carbon sources of emitting species as a function of energetic and pressure conditions.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

El Cuestionamiento Tecnológico-Teórico en la Actividad Matemática: el caso del algoritmo de la multiplicación

Este trabajo describe brevemente una dimensión de la actividad matemática, el cuestionamiento tecnológico-teórico de las técnicas matemáticas, que, a pesar de jugar un papel importante en la construcción del conocimiento matemático, está relativamente ausente en la matemática escolar. Esta dimensión contiene las cuestiones matemáticas que aparecen cuando se toman las propias técnicas como objeto de estudio. Lo utilizamos para evaluar la economía, fiabilidad y dominio de validez de algunas técnicas matemáticas escolares, lo que nos permite comparar su eficacia y flexibilizar su uso, centrándonos principalmente en el caso de dos algoritmos de la multiplicación. Proponemos el estudio de esta dimensión de la actividad matemática tanto en la matemática escolar como en el ámbito de la formación del profesorado. [ABSTRACT] This papers briefly presents a dimension of mathematical activity, the technologicaltheoretical questioning of mathematical techniques, which plays an important role in the construction of mathematical knowledge, even if it is relatively absent from school mathematics. This dimension includes the mathematical questions that appear when techniques are taken as an object of study. We use it to evaluate the economy, reliability and validity domain of some mathematical techniques, especially two multiplication algorithms, in order to compare their efficiency and to make its use more flexible. We propose the study of this dimension of mathematical activity both in school mathematics and teachers’ training

LIBS molecular signals in martian atmosphere as a tool in the search for biosignatures

LIBS spectra acquisition of a set of selected organic molecules related to biosignatures or their degradation compounds have been carried out in Martian atmosphere by simulating planetary exploration conditions. The study was completed with the spectral analysis in air atmosphere. There is a wide variety of compounds in the Earth that have been associated with biosignatures. This strategy can help to reveal the different response of spectral modes to atmospheric conditions and to detect which species in which molecules are most sensitive to changes in pressure and composition of the atmosphere. Since Mars atmosphere is primarily composed of carbon dioxide, plasma is known to incorporate carbon emissions from the CO2 dissociation. It is also known that at high irradiances the atomization of organic matter is practically complete, although at sufficiently delayed integration times, the formation of new molecules by recombination can be observed. Of special diagnostic value is the observation of the C2 dimer, which has been associated with aromatic compounds and organic matter with conjugated double bonds[1]. In addition to this, other molecular species characteristic of organic emissions such as CN, NH, OH and CH were studied due to their undeniable interest. Results can contribute to establish the optimal experimental conditions for observation of organic carbon species in laser-induced plasmas and the bases for the ensuing detection of carbon biosignatures in analogous geological materials from Mars.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tec

Anotaciones de vídeo como metodología activa para el aprendizaje científico.

Línea temática: Nuevas metodologías y técnicas de investigación educativa apoyadas en tecnologías digitalesEn los últimos años han surgido multitud de herramientas digitales para su aplicación práctica en entornos educativos, sirviendo de apoyo en diferentes actividades de estudio del alumno. Entre ellas aparecen las anotaciones de vídeo, tecnología emergente que permite un alto grado de interacción entre los alumnos y entre alumno y profesor, a través de la compartición de información añadida sobre un vídeo. En este trabajo se ha evaluado cómo el uso de esta metodología favorecía una mayor asimilación por parte del estudiantado (grupo experimental) de ciertos conceptos técnicos asociados al tema seleccionado para la actividad, si se comparaba con los resultados obtenidos a partir de métodos clásicos de aprendizaje (grupo control). La experiencia desarrollada ofreció unos resultados prometedores con una clara evidencia de que las anotaciones de vídeo constituyen un recurso docente muy útil para abordar la comprensión y asimilación de conceptos teóricos a partir de actividades prácticas colaborativas desarrolladas en el aula. Así, la metodología de innovación aplicada supuso una mejora en la comprensión de conceptos técnicos por parte de los estudiantes, incrementando de forma ostensible el número de alumnos que obtuvieron una calificación positiva en la prueba de evaluación tras la actividad.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Detección de compuestos orgánicos mediante LIBS en rocas de interés en exploración planetaria. Aplicaciones en Astrobiología

La integración de instrumentos LIBS en misiones de exploración planetaria es una realidad desde hace ya unos años, siendo una tecnología conducente a la obtención de información multielemental en las distintas rocas y minerales existentes en la superficie de Marte. Su gran eficacia ha sido demostrada en muchos de los trabajos publicados hasta la fecha por los equipos de investigación participantes en la misión Mars Science Laboratory (MSL). Uno de los objetivos primordiales de dichas investigaciones radica en la detección de posibles bioindicadores [1], así como en la identificación y discriminación mediante LIBS de compuestos orgánicos, tarea que puede llegar a ser compleja ya que, entre otros aspectos, se trata de una técnica muy sensible a las condiciones ambientales (composición de la atmósfera y presión existente) [2] [3]. El presente trabajo ha buscado por un lado, evaluar el efecto de la atmósfera existente en el planeta rojo (rica en CO2 con 7mb de presión media) en la formación de plasmas inducidos por láser a partir de la ablación de muestras formadas por matrices inorgánicas dopadas con compuestos orgánicos seleccionados. Por otro lado, a partir de las diferentes huellas espectrales obtenidas en dichas condiciones y mediante la aplicación de técnicas quimiométricas adaptadas, se estudian las posibilidades de identificación de dichos referentes orgánicos.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Monitorización de laderas inestables mediante técnicas fotogramétricas a partir de vuelos UAV e históricos

Este trabajo presenta una metodología para la monitorización de laderas inestables mediante técnicas fotogramétricas, partiendo de vuelos UAV de muy alta resolución. Para ello se han realizado y analizado cuatro campañas de UAV desde noviembre de 2012 en una zona situada en las inmediaciones de la Guardia (Jaén), y además se ha utilizado un vuelo fotogramétrico previo de la misma zona. Los vuelos UAV se han realizado mediante una plataforma aérea ligera de tipo helicóptero o drone –provisto de GPS, sistema inercial y 8 rotores-, volando a 90 m de altura para cubrir una zona de unos 250 x 100 m con un tamaño de pixel centimétrico (2,5 cm). La orientación de los vuelos UAV se ha llevado a cabo mediante puntos de control medidos sobre el terreno con GPS, mientras que en los vuelos previos se han utilizado los parámetros de orientación directa y puntos de control de segundo orden, extraídos del último vuelo UAV que se toma como referencia. Los MDS de todas las campañas se han obtenido por correlación automática y posteriormente se han calculado los modelos diferenciales, lo que permitió estimar visualmente los cambios de la superficie. Al mismo tiempo se han obtenido las ortofotografías sobre las que se han medido los desplazamientos horizontales y verticales entre puntos relevantes del terreno. Se observan desplazamientos importantes entre algunas campañas (de orden centimétrico en la componente vertical y métrico en la horizontal) y próximos a 0 entre otras. Finalmente, se ha analizado la relación con las lluvias de los últimos años en la zona, encontrándose una correlación temporal significativa entre ambos fenómenos.Este trabajo ha sido financiado por los proyectos ISTEGEO RNM-06862 (Plan Andaluz de Investigación) y RICMI de la Corporación Tecnológica de Andalucía, así como el Grupo de Investigación PAIDI TEP-213

The crucial role of molecular emissions on LIBS differentiation of organic compounds of interest in astrobiology under a Mars simulated atmosphere

In this work, the influence of Martian atmosphere on the recombination mechanisms in laser-induced plasmas of organic compounds of interest in astrobiology has been closely examined. The proposed LIBS methodology reveals new insights concerning the influence of the surrounding atmosphere on the molecular emission of organics. The presence of nitrogen, even in the short concentration found in the low-pressure Mars environment, influences the plasma chemistry and the formation pathways leading to molecular species. Characteristic atomic and molecular emitters (C, H, C2, CN, NH, OH and CH) were inspected in a set of selected organic compounds considered as meaningful biomarkers. For comparative purposes, LIBS analysis was performed in both low-pressure air and Martian atmospheres. Statistical analysis (linear discriminant analysis; DFA) suggested that satisfactory differentiation among materials was feasible under Martian conditions when molecular emissions are computed in the classification algorithm. Atomic lines (C, H) only contribute a mere ~62% to the discriminating analysis, whereas the percentage of successful discrimination was considerably increased (up to 99%) by the progressive introduction of signals associated to molecular bands into the DFA analysis, thus confirming the major contribution of molecular information to the final sorting performance and the feasibility of discriminating closely related organic compounds by LIBS in the Martian atmosphere.his work was partially supported by Programa Operativo FEDER Andalucía 2014–2020, Consejería de Economía y Conocimiento de la Junta de Andalucía, Reference UMA18-FEDERJA-272 and by Project PID2020-119185GB-I00 from Ministerio de Ciencia e Innovación, Spain. The authors would also like to acknowledge the support of the SIGUE-Mars Research Network, the International Space Science Institute (ISSI) Bern and the International Space Science Institute (ISSI) Beijing. // Funding for open access charge: Universidad de Málaga / CBU

Identificación de escarpes de movimientos de ladera mediante técnicas de teledetección

En este trabajo se presentan los resultados de la aplicación de técnicas de teledetección a la identificación de escarpes de movimientos de ladera en macizos rocosos de las Cordilleras Béticas. Se han aplicado varias técnicas para hacer una primera aproximación visual, desde realces y filtrados texturales de las imágenes pancromáticas, hasta composiciones en color real y falso, fusiones, índices de vegetación (NDVI) y análisis de componentes principales a imágenes multiespectrales, correspondientes a diferentes sensores (Landsat ETM, Spot 5 e Ikonos). A través de un análisis SIG, se han calculado estadísticos básicos de las imágenes completas y de los píxeles correspondientes a diferentes tipologías de movimientos de ladera (desprendimientos, deslizamientos y corrientes de derrubios) y además se ha determinado el coeficiente de Kolmogorov-Smirnov para estimar la correlación entre imágenes y movimientos. Se han observado algunas correlaciones, siendo además la signatura espectral diferente dependiendo de la tipología. Los desprendimientos aparecen en las zonas más oscuras de las imágenes, mientras los deslizamientos y las corrientes de derrubios aparecen en las zonas más claras. De esta manera, la clasificación digital permite identificar los escarpes de los movimientos, pero parcialmente mezcladas con otros ocupaciones del suelo como suelos, roca fresca y materiales aluviales. El empleo de filtros texturales, que presentan valores elevados en zonas movilizadas resuelve esta ambigüedad. La conclusión es la necesidad de combinar la clasificación digital con los análisis texturales para identificar los escarpes de los movimientos de ladera.In this work we present the results of an analysis applied to identification of landslides features using remote sensing techniques in rock masses at the Betic Cordilleras. Several techniques are used to facilitate an approach to landslide identification, from enhancement and textural filtering of panchromatic images, to colour compositions and fusions, vegetation index (NDVI), and principal component analysis of multi-spectral imagery, corresponding to different sensors (Landsat ETM, Spot 5 and Ikonos). By means a GIS analysis, we compute basic statistics of whole images and pixels corresponding to different landslides typologies (rock falls, rock slides and debris flows) and in addition Kolmogorov-Smirnov coefficient to estimate the correlation between images and movements. Some correlations are observed, being besides the spectral signature different depending on landslides typology. Rock falls appear in darker zones of images while rock slides and especially debris flows appear in clearer zones. In this way, digital classification allows identify landslides scarps, but partially mixed with other land-uses such as soils, fresh rock and alluvial materials. The employment of textural filters, that present higher values in landslides zones, resolves this confusion. The conclusion is the need of combining digital classification and textural analysis to identify landslide features or mobilized areas