Temática                       

 

FÍSICA ESTADÍSTICA

La dinámica de una sola partícula en un campo de fuerzas puede, en principio, ser descrita por leyes mecánicas básicas, en términos de cantidades físicas susceptibles de ser medidas, como aceleración y masa. Cuando se tienen muchas partículas, sin embargo, no hay aparato capaz de seguirlas una por una, ni manera de resolver las ecuaciones mecánicas para obtener la dinámica de todas ellas. De hecho, los aparatos de medición sólo proporcionan promedios y fluctuaciones estadísticas de algunas de las variables dinámicas y, por lo mismo, las teorías físicas deben renunciar al detalle y concentrarse en las relaciones estadísticas entre las observables y sus promedios y fluctuaciones. La disciplina científica que se ocupa de este tipo de problemas se llama física estadística y su ámbito de acción es enorme, pues el mundo consiste de cosas compuestas por muchas partículas. Por ejemplo, un granito de arena contiene del orden de 1023 moléculas, lo mismo que una gota de agua, o una célula. Este es el motivo de que la física estadística también sea una ciencia auxiliar de otras disciplinas físicas, así como de la astronomía, de la química, de la biología, de la medicina, de la ingeniería, de la economía y de las ciencias sociales.

 

MATERIA CONDENSADA BLANDA

Los materiales blandos, algunas veces conocidos como fluidos complejos, incluyen polímeros, coloides, surfactantes y cristales líquidos, entre muchos otros. Estos materiales, aparentemente distintos entre sí, poseen propiedades estructurales y dinámicas similares que se localizan entre las de un sólido cristalino y las de los líquidos y gases moleculares simples. Los materiales blandos surgen de la complejidad y sofisticación del autoensamblado molecular. La versatilidad de este tipo de orden ha sido explotada por la industria manufacturera en la producción de pinturas, plásticos, detergentes y muchos otros productos de uso diario. En la naturaleza, el autoensamblado controla la estructura de las proteínas y de los ácidos nucleicos.

 

TEMAS DE INVESTIGACIÓN

El principal interés de mi investigación es entender los principios físicos que se encuentran detrás del autoensamblado molecular y que hacen posible que el género humano y la naturaleza aprovechen el orden supramolecular de la materia condensada blanda. Mis temas de investigación pueden agruparse en cuatro ramas generales, en cada una de las cuales desarrollo varios proyectos de investigación:

·             Interacciones efectivas en sistemas coloidales.

·             Propiedades estructurales de sistemas coloidales.

·             Propiedades dinámicas de sistemas coloidales en equilibrio.

·             Propiedades de transporte en sistemas coloidales bajo la acción de campos externos.

A continuación se detallan cada uno de estos temas, así como la metodología utilizada en su estudio.

 

INTERACCIONES EFECTIVAS EN SISTEMAS COLOIDALES

Describir la física de sistemas de muchos cuerpos, como los fluidos complejos, en términos de leyes básicas y fuerzas fundamentales es a la fecha tarea imposible. Una forma alternativa de tratar con este problema es haciendo uso de los métodos de la física estadística aplicados a modelos contraídos de los sistemas reales, sacrificando el carácter fundamental de las interacciones. En el caso particular de los coloides esto es posible debido a la separación de escalas temporales de la dinámica de los diversos elementos involucrados. La contracción de la descripción de los sistemas coloidales conduce a una enorme familia de interacciones capaces de describir una gran cantidad de fenómenos físicos. Asimismo, los potenciales efectivos asociados a estas interacciones permiten obtener, a partir de experimentos inherentemente contractivos, información sobre la composición y geometría del sistema. Algunos de los proyectos en los que trabajo en este tema son:

·             Potenciales entrópicos.

·             Contribuciones energéticas a los potenciales entrópicos.

·             Efectos de tres cuerpos en los potenciales efectivos.

 

PROPIEDADES ESTRUCTURALES DE SISTEMAS COLOIDALES

Algunos de los proyectos en los que trabajo en este tema son:

·             La estructura de mezclas coloidales con asimetrías extremas en carga y tamaño.

·             Sobrecargado.

·             La estructura de coloides en geometrías restringidas.

·             Dispersión de luz en mezclas coloidales concentradas.

·             Efectos de tres cuerpos en la estructura de sistemas coloidales.

 

PROPIEDADES DINÁMICAS DE SISTEMAS COLOIDALES EN EQUILIBRIO

Algunos de los proyectos en los que trabajo en este tema son:

·             Autodifusión de partículas coloidales en sistemas concentrados.

·             Efectos de las interacciones hidrodinámicas en la autodifusión de partículas coloidales.

 

PROPIEDADES DE TRANSPORTE EN SISTEMAS COLOIDALES BAJO LA ACCIÓN DE CAMPOS EXTERNOS

Algunos de los proyectos en los que trabajo en este tema son:

·             Inversión de carga.

·             Movilidad electroforética en coloides estructurados.

·             Movilidad magnetoforética en coloides estructurados.

 

MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN

Algunos de los métodos que utilizo en mis investigaciones son:

·             Teoría de ensambles.

·             Teoría de funciones de distribución.

·             Teoría de ecuaciones integrales de los líquidos simples.

·             Teoría de campo medio.

·             Teoría de funcionales de la densidad.

·             Dinámica de Smoluchowski.

·             Dinámica de Langevin.

·             Simulaciones de Monte Carlo, de dinámica molecular y de dinámica browniana.

·             Análisis numérico.