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En esta tesis se presenta un estudio detallado de procesos de altas energías que involucran la producción y detección subsecuente de hadrones, así como su potencial impacto sobre nuestro conocimiento de la estructura hadrónica, en el contexto de la Cromodinámica Cuántica (QCD). Específicamente, se analiza por un lado este tipo de procesos en términos de Funciones de Fragmentación (FFs) colineales, optimizando su extracción en análisis globales de QCD al orden siguiente al dominante (NLO), y se discuten las consecuencias de la arbitrariedad en la elección de las escalas de factorización inherentes a los cálculos de QCD que involucran hadrones. También se lleva a cabo el primer análisis global de FFs al orden siguiente (NNLO) a partir de los datos de producción de hadrones en aniquilaciones electrón-positrón así como los de dispersión inelástica profunda (DIS) semi-inclusiva. Para estos últimos, se utilizan las correcciones NNLO aproximadas que se derivan en el contexto de la resumación de umbral. En ambos casos, se analizan las funciones de fragmentaciones resultantes, así como el impacto que los diferentes conjuntos de datos y las correcciones de órdenes superiores tienen sobre la extracción. Por otra parte, también se estudian procesos que involucran la formación de hadrones pero en términos de estados finales de jets. Se calcula la sección eficaz para la producción de un jet en DIS polarizado a NNLO, implementando el método de Proyección al Born (P2B). Dado que el cálculo de la sección eficaz para la producción de di-jets en DIS polarizado es un ingrediente necesario para alcanzar precisión NNLO, también se presentan los resultados correspondientes, basados en una extensión de la técnica de sustracción dipolar para dar cuenta de los posibles estados de polarización de los partones iniciales. En ambos casos se estudian las consecuencias fenomenológicas de las correcciones de órdenes superiores en la cinemática correspondiente al futuro Colisionador Electrón-Ión (EIC). Por último se presenta un estudio detallado del impacto que la medición de estos procesos semi-inclusivos en el EIC podría tener sobre nuestra imagen de la composición del protón, en términos de funciones de distribución partónicas polarizadas y no-polarizadas. Utilizando proyecciones realistas sobre las incertezas esperadas y técnicas de inferencia Bayesiana, se estiman las consecuencias en la determinación de funciones de distribución partónica y funciones de fragmentación, imprescindibles para nuestram imagen de la estructura hadrónica. This Thesis presents a detailed study of exclusive high energy processes involving the production and detection of hadrons in the final state, as well as their potential impact on our current picture for the hadronic structure, in the context of Quantum Chromodynamics (QCD). Specifically, these processes are studied, on the one hand, in terms of collinear Fragmentation Functions (FFs), optimizing their extraction in QCD global analyses performed at Next-to-Leading Order (NLO) that exploit the arbitrariness in the choice of the factorization scales that are inherent to QCD predictions involving hadrons. Additionally, the first QCD global analysis of FFs at Next-to-Next-to-Leading Order (NNLO) is performed, based on the existing data on hadron production in electron-positron annihilation as well as data on semi-inclusive Deep Inelastic Scattering (DIS). For the latter, the approximate NNLO QCD corrections that were derived recently within the threshold resummation formalism are implemented. We explore the impact of these NNLO corrections on the description of the semi-inclusive DIS data sets in various kinematic regimes and on the resulting pion fragmentation functions. The new sets of fragmentation functions are carefully analyzed, as well as the impact that the different data sets and higher order corrections have on their extraction. Processes involving the creation of hadrons are also studied in terms of jets final states. Specifically, we present the NNLO calculation for single-jet production in polarized DIS, based on the Projection-to-Born (P2B) method. As a necessary ingredient to produce the NNLO result, we also introduce the NLO calculation for the production of di-jets in polarized DIS. Our di-jet calculation is based on an extension of the dipole subtraction method to account for polarized initial-state partons. We analyze the phenomenological consequences of higher order QCD corrections for the Electron-Ion Collider (EIC) kinematics. Finally, we present a detailed study of the impact that the measurements of semi-inclusive processes at the EIC can have on our current picture of the proton composition, in terms of polarized and unpolarized collinear parton distribution functions (PDFs). Using sets of pseudo-data with realistic uncertainties and techniques of bayesian inference we estimate the change in the determination of parton distribution functions and fragmentation functions that are fundamental for our picture of hadronic structure. Fil: Borsa Sanjuán, Ignacio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Gas diffusion electrodes (GDE) obtained by sputtering metal films on polytetrafluoroethylene (PTFE) membranes are among the most performant electrodes used to electrochemically reduce CO₂. The present work reveals several essential aspects for fabricating performant PTFE-based gas diffusion electrodes (GDEs) for CO₂ electroreduction (CO₂R). We show that adding an additive layer (a mixture of carbon and Nafion™ or Nafion™ only) is required for stabilizing the metal catalyst film (Cu), deposited via sputtering on the PTFE membrane, during the CO₂R experiments. We found that the PTFE membrane thickness used in the GDE fabrication plays an essential role in electrode performance. The quantification of the products formed during the CO₂R conducted in a flow-cell electrolyzer revealed that on thinner membranes, CO₂R is the dominant process while on thicker ones, the H₂ formation is promoted. Thus, the PTFE membrane influences the CO₂ transport to the catalyst layer and can be used to promote the CO₂R while maintaining a minimum H₂ production.

Gas diffusion electrodes (GDE) obtained by sputtering metal films on polytetrafluoroethylene (PTFE) membranes are among the most performant electrodes used to electrochemically reduce CO2. The present work reveals several essential aspects for fabricating performant PTFE-based gas diffusion electrodes (GDEs) for CO2 electroreduction (CO2R). We show that adding an additive layer (a mixture of carbon and Nafion™or Nafion™ only) is required for stabilizing the metal catalyst film (Cu), deposited via sputtering on the PTFE membrane, during the CO2R experiments. We found that the PTFE membrane thickness used in the GDE fabrication plays an essential role in electrode performance. The quantification of the products formed during the CO2R conducted in a flow-cell electrolyzer revealed that on thinner membranes, CO2R is the dominant process while on thicker ones, the H2 formation is promoted. Thus, the PTFE membrane influences the CO2 transport to the catalyst layer and can be used to promote the CO2R while maintaining a minimum H2 production.

El presente trabajo muestra como poder mejorar la enseñanza que se recibe en las sesiones prácticas de laboratorios, en particular en el Grado en Química. Se ha desarrollado un guion de una práctica de laboratorio aplicándole cambios para atraer la atención e interés del alumnado. Principalmente nos hemos centrado en la introducción de las nuevas tecnologías y el ofrecer una visión que permitiera relacionar los principios de la práctica con aplicaciones reales. Los resultados han sido muy satisfactorios y un gran porcentaje de los alumnos han mostrado su mayor aceptación a este nuevo concepto de guion, al cual consideran más interesante y que facilita la comprensión de los conceptos teóricos.

En esta red se pretende analizar profundamente por qué un gran número de alumnos muestra una actitud poco participativa y sensación de aburrimiento durante las sesiones prácticas del grado en Química. Durante el desarrollo de la red se aportarán soluciones a cada una de las fuentes de este problema. Se llevará a cabo la preparación de un material de prácticas de laboratorio que combata el aburrimiento y promueva el interés del alumnado, introduciendo las nuevas tecnologías de información y comunicación y relacionando los contenidos de cada práctica con casos reales en la industria química o situaciones cotidianas. El proyecto persigue la mejora de la calidad de la enseñanza práctica en los Grados de Ciencias y para ello propone un ejemplo de una práctica de laboratorio del grado en Química, modificando totalmente el enfoque de ésta para que resulte más atractiva y motivadora para el alumnado. El ejemplo que realizaremos para el grado de Química podrá ser extrapolado a otras titulaciones afines como los grados en Biología, Física, Ingeniería Química, Ciencias del Mar o Ciencia de los Alimentos, entre otros.