Cinética de fases de la segregación de nanopartículas y un cristal líquido

Orlando Guzmán, Francisco Gael Segura Fernádez, Erick Felipe Serrato García, José Emmanuel Flores Calderón Universidad Autónoma Metropolitana, Departamento de Física, Mexico. El auto-ensamable de nanopartículas (NPs) por medio de un cristal líquido (CL) se ha reportado experimentalmente por Rodarte et al. (2015): si una mezcla de NPs y mesógenos se enfría por debajo de la transición isótropo-nemático, las NPs se segregan fuera del fluido nemático. En este trabajo presentamos un modelo cinético de las etapas iniciales del auto-ensamble, representando a las NPs y al CL con campos de parámetro de orden y de concentración, que no obedecen u obedecen, respectivamente, una ley de conservación. Modelamos el llevar al sistema por debajo de la temperatura de transición y estudiamos los resultados mediante simulaciones numéricas. Cuando la energía libre de las NPs es puramente repulsiva, contrastamos los resultados obtenidos cuando el parámetro de orden se representa como un tensor de segundo rango o con un solo escalar. Agradecimientos: OG, FGSF y JEFC agradecen financiamiento Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México) Proyecto CB-2016-01 No. 286326. EFSG agradece una beca de maestría del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México).

Cuantificación de la distribución de tamaños de burbujas en la transición entre ebullición nucleada, y ebullición laminar

La ebullición nucleada es cuando un líquido hierve sobre un sólido formando una serie de burbujas bien definidas, y tiene un alto coeficiente de transferencia de calor del sólido al líquido. Por otro lado, la ebullición laminar ocurre cuando hay una película de vapor entre el sólido y el líquido que impide el flujo de calor entre ambos. La transición entre los dos ocurre a un flujo de calor crítico (CHF, por sus siglas en Inglés). Mantener un régimen de ebullición nucleada es importante para aplicaciones como enfriamiento de reactores nucleares, de circuitos integrados, refrigeradores, o superconductores. La transición entre estos dos regímenes de ebullición todavía no es bien entendida, y existen varias teorías, en particular la teoría estadística propone que la transición es un fenómeno libre de escala, que es la que estudiamos en este trabajo. Se realizaron una serie de experimentos en los que se mide la distribución del tamaño de las burbujas en ebullición nucleada, antes de la transición a ebullición laminar. Se hierve agua en un envase de aluminio pulido, usando diferentes temperaturas con una electrónica hecha en el laboratorio. Se mide la distribución de tamaños de las burbujas usando técnicas ópticas en el visible, en lugar de sensores infrarrojos. Esto permite abaratar enormemente el experimento y sin embargo seguimos obteniendo una buena imágen y deserción de las burbujas y los cúmulos de burbujas. Se encuentra que la distribución de tamaños sigue aproximadamente una ley de potencias del tipo: $PDF = 1/A^\gamma$.

Proceso de Kramers constreñido a la esfera S2

En este trabajo presentamos métodos numéricos desarrollados para simular la dinámica estocástica de la velocidad y la posición de una partícula constreñida a moverse sobre la superficie de una esfera bi dimensional, en presencia de campos (externos) no lineales. Resultados analíticos son derivados para validar estos métodos, los cuales pueden ser generalizados a procesos fuera del régimen lineal y no markovianos, esto es, cuando existe un kernel de memoria en la ley de evolución. Se discute una extensión a variedades en donde la curvatura no es constante. Se agradece a DGAPA-PAPIIT-UNAM IN110120.

Interacción biofísica entre el parásito causante de la enfermedad de Chagas y diferentes tipos de células de mamífero, y su relación con la eficiencia de invasión

Múltiples trabajos han demostrado que la motilidad de los parásitos de la familia Trypanosomastida es importante para la replicación y sensibilidad de los parásitos. Sin embargo, aunque algunos hallazgos sugieren de manera indirecta que la motilidad también juega un papel importante durante la infección, esto no ha sido estudiado con la suficiente profundidad. En el presente trabajo abordamos este problema para el caso de T. cruzi. Mediante grabaciones de video y la reconstrucción de trayectorias individuales, estudiamos los patrones de movimiento de tripomastigotes de T. cruzi de la cepa CL Brener. Esto lo hicimos tanto con parásitos que nadan solos, como con parásitos que lo hacen en presencia de monocapas de células en cultivo de diferentes líneas. Por una parte, nuestros resultados indican que los parásitos modifican sus patrones de movimiento cuando están en presencia de células de mamífero; y que la intensidad de dichas modificaciones depende de la línea celular en cuestión. Por otra parte, también demostramos que la eficiencia con que los parásitos invaden a las células está positivamente correlacionada con la intensidad de los cambios en los patrones de movimiento de los parásitos. Estos resultados sugieren que los tripomastigotes de T. cruzi son capaces de sentir la presencia de las células y de modificar sus patrones de movimiento para mejorar la eficiencia de invasión. Con el objeto de mejorar nuestro entendimiento de los mecanismos que median la interacción entre células y parásitos, medimos la cinética de infección de las diferentes líneas celulares, y desarrollamos un modelo matemático para simular los resultados de dichas cinéticas. El análisis de los mecanismos de interacción que fue necesario incluir en el modelo, así como los valores de los parámetros que nos permitieron reproducir los resultados experimentales, sugieren que un proceso relacionado con la replicación celular afecta tanto la eficiencia de invasión, como el desarrollo de la infección.

Flujos y fuerzas termodinámicas en mezclas de gases diluidos autogravitantes

En el estudio del proceso de formación de estructuras astrofísicas por colapso gravitacional es fundamental el análisis de la evolución de las fluctuaciones de densidad por especie. Para ello es necesario obtener, a partir primeros principios, el valor de los coeficientes de transporte presentes en los diversos escenarios astrofísicos. En este trabajo se aplica la teoría cinética al caso de una mezcla autogravitante de dos gases diluidos en el régimen de Navier-Stokes-Fourier, a fin de establecer las ecuaciones de transporte para las variables termodinámicas locales y los coeficientes de transporte pertinentes. El cálculo permite valorar la posible relevancia de los procesos disipativos en el establecimiento de parámetros críticos tales como el número de onda de Jeans.

Una descripción de movimiento activo helicoidal a través de matrices aleatorias

Se presenta un estudio del movimiento activo helicoidal a través de las ecuaciones estocásticas de Frenet-Serret, en las que la curvatura y la torsión son modelados como dos procesos estocásticos independientes de Ornstein-Uhlenbeck. Estas ecuaciones son discretizadas usando matrices aleatorias del grupo SO(3) para las que se realiza un análisis estadístico de sus eigenvalores y eigenvectores. Se agradece a DGAPA-PAPIIT-UNAM IN110120.

Tensor de estrés inducido por cristales liíquidos en membranas fluidas

CUANDO UN CRISTAL LÍQUIDO ES CONSTREÑIDO A UNA MEMBRANA FLUIDA, SE INDUCE UN ESTRÉS ADICIONAL AL GENERADO POR LA ENERGÍA ELÁSTICA DE LA MEMBRANA. ESTO TIENE COMO CONSECUENCIA QUE LA MEMBRANA ADAPTA SU FORMA PARA PERMITIR ALGUNA CIERTA TEXTURA DEL CRISTAL LÍQUIDO, QUE EN GENERAL PRESENTARÁ DEFECTOS EN SU CONFIGURACIÓN. EN ESTE TRABAJO, PRESENTAMOS UN MÉTODO GEOMÉTRICO PARA OBTENER EL TENSOR DE ESTRÉS EN SU FORMA COVARIANTE. DISCUTIREMOS ALGUNOS EJEMPLOS DE TEXTURAS DE UN CRISTAL LÍQUIDO SOBRE LA ESFERA Y SOBRE UNA MEMBRANA CILÍNDRICA.

Entropía variacional y el teorema H cuántico para procesos de relajación

Analizando un gas cuántico que globalmente está en las condiciones del ensamble microcanónico, pero que localmente está dividido en celdas, proponemos una funcional H que, bajo el método variacional, recobramos las funciones de distribución cuánticas del equilibrio para Bosones y Fermiones. De esta forma encontramos una expresión para la densidad de entropía cuántica que servirá para describir estos sistemas en equilibrio. Por otro lado, demostramos que el teorema H se cumple utilizando el hecho de que el sistema experimenta un proceso de relajación, la aproximación de primer orden y las restricciones entre las celdas vecinas, sin recurrir a una ecuación de evolución explícita para la función de distribución.

Movimiento activo confinado y sujeto a fluctuaciones térmicas

Se presenta un análisis estadístico del movimiento unidimensional de partículas activas (run-and-tumble), sin interacción entre ellas y confinadas por un potencial armónico. Se consideran además los efectos no triviales de las fluctuaciones térmicas. Se muestran las soluciones analíticas obtenidas en el régimen estacionario para la densidad de probabilidad de la posición de la partícula, y se discute una posible interpretación termodinámica de dichas soluciones en términos de la longitud de persistencia que caracteriza a este movimiento activo. Se agradece a DGAPA-PAPIIT-UNAM IN110120.

Efectos de la expansión térmica en el rendimiento de un Material de Cambio de Fase debido a las oscilaciones diarias de la temperatura alrededor del punto de fusión

El aislamiento térmico a través de materiales de cambio de fase, consiste en aprovechar la formación de una interfaz líquido-sólido para regular la temperatura del interior a través de la naturaleza isotérmica de las transiciones de fase de primer orden. La periodicidad de la temperatura ambiente durante el día y la noche puede provocar la formación o aniquilación de uno o más frentes en un material de cambio de fase. La temperatura puede oscilar alrededor de la temperatura de fusión del material de cambio de fase y provocar la formación de varios frentes o la aniquilación de los mismos. Este fenómeno depende del clima de la región, así como de las propiedades termo-físicas del material. Recientemente se ha propuesto un balance local de masa y energía en la interfaz donde se incorporan los efectos por expansión térmica en la dinámica de la interfaz líquido-sólido. En este trabajo, se propone un modelo para la formación de varios frentes, donde se analizan los efectos que tiene la expansión térmica en el rendimiento térmico del material de cambio de fase, debido a las oscilaciones diarias de la temperatura ambiente. Los resultados numéricos sobre la evolución en el tiempo de la resistencia y flujo térmico, se comparan con los obtenidos por Mazzeo, et. al, donde los autores desprecian los efectos que tiene la diferencia de densidades entre el líquido y el sólido, así como la expansión térmica de ambas fases, en el rendimiento térmico del material.

Metodologías de transporte cuántico con escalamiento lineal

J.E. Barrios-Vargas Departamento de Física y Química Teórica, Facultad de Química, UNAM, 04510 México City, México Actualmente, las predicciones teóricas-numéricas representan una piedra angular en el estudio de propiedades electrónicas de transporte en materiales complejos, tales como materiales de Dirac y materiales topológicos. Con el fin de que una simulación realista permita guiar la investigación experimental y pueda apoyar las mediciones experimentales, es necesario que las simulaciones de transporte cuántico, al menos, presente un escalamiento lineal con el tamaño del sistema (también llamado de orden N). En esta plática se presentarán métodos computacionales de orden N utilizados exploración de fenómenos de transporte cuántico en medios desordenados [1]. En especial se realizará énfasis en el formalismo de la conductividad eléctrica de Kubo- Greenwood. Dicho formalismo permite describir regímenes de transporte cuasibalísticos, difusivos y localizado. En especial, se presentará su uso en grafeno policristalino [1], y heteroestructuras coplanares de grafeno y nitruro de boro hexagonal [3]. Finalmente, los métodos de orden N presentados pueden generalizarse para calcular valores medios de operadores y correlacionadores. [1] Zheyong Fan, et al. Linear Scaling Quantum Transport Methodologies. https:// arxiv.org/abs/1811.07387 [2] Cummings, et al. Charge Transport in Polycrystalline Graphene: Challenges and Opportunities. Adv. Mater., 26: 5079-5094 (2014). DOI: 10.1002/adma.201401389 [3] J.E. Barrios-Vargas, et al. Electrical and Thermal Transport in Coplanar Polycrystalline Graphene-hBN Heterostructures. Nano Lett., 17 (3), 1660-1664 (2017). DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04936

Estimación de la línea de saturación líquido-sólido en un fluido de esferas suaves mediante un muestreo sesgado en el parámetro de orden de Steinhardt

La temperatura de saturación líquido-sólido en un fluido de esferas suaves ha sido determinada por varios autores mediante el salto en la entalpía cerca del punto de transición, utilizando un parámetro de orden local de tipo Steinhardt, para identificar la formación de sólido en el equilibrio termodinámico o mediante una apreciación cualitativa en las funciones radiales de distribución. En este trabajo se obtiene la temperatura de fusión y la entalpía de formación a través del salto en el parámetro de orden global de Stainhardt $Q_6$ como función de la temperatura. El método consiste en sesgar el muestreo con un valor elevado de $Q_6$ en un ensamble NPT, hasta llegar al equilibrio termodinámico y después realizar un muestreo de Boltzmann sobre las configuraciones resultantes para observar el comportamiento de $Q_6$ una vez que se alcanza el equilibrio termodinámico. El salto en el parámetro de orden como función de la temperatura puede observarse claramente a distintas presiones, determinando con mayor precisión y de forma menos ambigua, la temperatura de fusión del fluido. El error en la estimación de la temperatura de saturación puede reducirse aún más, obteniendo la superficie de energía libre en función del parámetro de orden mediante un muestreo sesgado cerca del punto de saturación. Finalmente, el máximo en la energía libre permite determinar el valor aproximado del parámetro de orden donde se lleva a cabo la nucleación homogénea, reduciendo drásticamente el error en la estimación de la temperatura de saturación.

Simulaciones moleculares de sistemas biológicos supramoleculares

Se generaron modelos de péptidos de grano grueso, a partir de partículas tipo Lennard-Jones con una distribución de sitios activos determinados por cargas eléctricas. Estos modelos simplificados de péptidos basados en características fisicoquímicas de la apolipoproteína A1, permiten estudiar fenómenos de agregación observados en segmentos de esta proteína plasmática. Se realizaron simulaciones de dinámica molecular utilizando el programa GROMACS, con los que se obtuvieron resultados significativos e importantes que permiten describir procesos de agregación que dan origen a fibras amiloides. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IA104319 y LANCAD-UNAM-DGTIC-276.

Virología física: forma y autoensamblaje de virus

Los virus son complejos supramoleculares altamente ordenados que infectan las células en todos los reinos de la vida. Desde una perspectiva física, pueden considerarse máquinas moleculares que han evolucionado con éxito para propagarse entre organismos relacionados al secuestrar la maquinaria de la célula hospedera. Aunque los virus son muy diversos, comparten funciones y propiedades comunes, como la capacidad de formar capsulas de proteínas, denominadas cápsides, para proteger su genoma del entorno externo. Aun más, muchas proteínas de la cápside son capaces de autoensamblarse en ausencia del genoma viral para formar cápsides vacías. En el escenario más simple de formación de la cápside, la capacidad funcional para autoensamblarse reside en la secuencia de aminoácidos primaria de las proteínas de la cápside y, por lo tanto, en la estructura plegada de las subunidades de proteínas virales. Por lo tanto, el proceso de ensamblaje de un virus es impulsado únicamente por las interacciones proteína-genoma y proteína-proteína. Utilizando una perspectiva de la física, nos hemos centrado en esta plática a estudios fundamentales que proporcionan una visión general de la base molecular que rige algunos aspectos clave de los sistemas virales, como son su forma y autoensamblamiento

Modelo híbrido de opciones sobre tipo de cambio

En este trabajo se realiza la estimación de los parámetros del modelo híbrido de opciones sobre divisas y con ellos valuar la prima de la opción para el peso mexicano/dólar estadounidense, basado en el modelo de Heston (1993) y sumando el modelo de Hull&White (1993). Todo esto validado a través de la diferencia entre el precio teórico y el precio de mercado, utilizando datos correspondientes al periodo de 2003 a 2018 que emite el MexDer. El alcance de este trabajo es estimar los parámetros del modelo de tres factores a través del algoritmo Simplex y calcular el precio de la opción Call y Put europea sobre tipo de cambio mexicano. Los resultados muestran que los parámetros son consistentes para periodos de largo plazo. El modelo resulta ser adecuado para describir la serie de rendimientos de los precios de dicha divisa. Este hecho se ve reflejado en un 95% de las simulaciones logradas, las cuales replican una distribución empírica con las propiedades de ser leptocúrtica, asimétrica y de colas anchas, generada por un sistema bivariado de difusión, mostrando una misma distribución continua según la prueba de bondad de Kolmogorov-Smirnov. Puede afirmarse que el modelo híbrido constituye una buena alternativa para obtener los precios de la divisa peso mexicano/dólar estadounidense, ya que se muestra que son muy próximos a los precios del mercado.

Balance total de energía durante la nucleación homogénea de una dendrita en agua subenfriada

Recientemente se ha demostrado qué en sistemas adiabáticos, el balance local de masa y energía en la interfaz líquido-sólido puede romper con la invarianza en el tamaño del sistema o en la cantidad de masa derretida/solidificada durante la dinámica de la interfaz en un material de cambio de fase. Utilizando un balance total de energía en todo el sistema, se recupera la invarianza de estas variables dinámicas del movimiento y las soluciones numéricas reproducen correctamente el equilibrio termodinámico en sistemas térmicamente aislados. En este trabajo, se aplica este modelo recientemente propuesto, para encontrar la solución al movimiento de la interfaz líquido-sólido durante la nucleación homogénea de una dendrita de hielo en agua subenfriada. Se observa que la solución estacionaria a la velocidad de la interfaz en la punta de la dendrita en función del subenfriameiento ∆T, tiene un mejor comportamiento con relación a los resultados experimentales de Furukawa, et. al y Shivkov, et. al en comparación con las soluciones numéricas a los modelos propuestos por otros autores.

Codificación y Decodificación de Secuencias Genéticas

Se propone una modificación al Juego del Caos de Jeffrey que permite la codificación de una secuencia genómica (SG) por tres números enteros: N longitud de la SG, y las coordenadas enteras del punto asociado al último nucleótido de la SG. Debido al número tan grande de nucleótidos de la SG, en la práctica se requieren 3(1+N mod Nmax) enteros, siendo Nmax el número máximo de nucleótidos que permitan una codificación y decodificación adecuada de las coordenadas de los puntos asociados a la SG.

Fluctuaciones Gigantes de la Densidad en un sistema de partículas activas que se mueven en una dimensión

Se considera un sistema de partículas activas (run-and-tumble) rígidas, puntuales e impenetrables que se mueven en un intervalo finito en una dimensión y sujetas a fluctuaciones térmicas. La razón entre el coeficiente de difusión debido al ruido térmico y el coeficiente de difusión debido a las fluctuaciones del movimiento activo, así como la razón de la longitud de persistencia que caracteriza al movimiento activo y la distancia promedio entre partículas (densidad media adimensionalizada), son los dos parámetros que caracterizan los patrones colectivos del sistema. Se presenta un análisis del escalamiento, a modo de ley de potencias, entre el promedio de partículas en una longitud dada y sus correspondiente desviación estándar como función de los dos parámetros. El exponente obtenido, que caracteriza la presencia de Fluctuaciones Gigantes de la Densidad dependientes de éste par de parámetros, revela los efectos intrínsecos de no equilibrio del movimiento activo. Se agradece a DGAPA-PAPIIT-UNAM IN110120.

Utilidad del enfoque de la ecuación de estado para el calculo de tensiones interfaciales en superficies sólidas rugosas

Utilizamos la ecuación de estado (EQS) para calcular la magnitud de la tensión superficial $\gamma_{sv}$ de superficies rugosas de poliestireno, cuya rugosidad fue modulada mediante la técnica de separación de fases y caracterizada con microscopía de fuerza atómica (AFM). Para calcular la $\gamma_{sv}$ evaluamos los ángulos de contacto de dimetilformamida (DMF), dimetilsulfóxido (DMSO), etilenglicol (EG), diiodometano (DM), glicerol (G) y agua (W). El uso de líquidos de alta y baja polaridad revela la dependencia de las interacciones polares entre el sólido y el líquido usados, lo que sugiere el tipo de sistemas donde es aplicable la ecuación de estado. La tensión superficial $\gamma_{sv}$ calculada con los líquidos de alta polaridad aparentemente decrementa sistemáticamente con el incremento de la rugosidad superficial, por lo que postulamos el uso de la tensión superficial efectiva $\gamma_{sv}~’$ [1], con base en este valor es calculada la tensión interfacial efectiva $\gamma_{sl}~’$, cuyos valores incrementan a razón del decremento de $\gamma_{sv}~'$. [1] G. Sánchez-Balderas, E. Pérez, Applied Physics A 126(1), 20 (2020).

Deducción termodinámica de la hipótesis de escalamiento del punto crítico

En 1965 Widom introdujo la hipótesis de escalamiento de los fenómenos críticos, que predice que los exponentes críticos obedecen ciertas igualdades. Esta hipótesis fue la puerta al estudio moderno de los fenómenos críticos, el cual a su vez fue el inicio de la disciplina de los sistemas complejos. La hipótesis de escalamiento fue validada con el grupo de renormalización, una complicada técnica que requiere del uso de la física estadística. En esta charla mostraremos que, contrario a lo que se creyó en los últimos 55 años, la "hipótesis" de escalamiento no es tal, es una consecuencia directa de las leyes de la termodinámica, sin necesidad de apelar al grupo de renormalización, ni a la física estadística.

Modelación de la difusión de oxígeno a través de la córnea

La córnea es un tejido muy importante dentro del ojo y requiere de cantidades específicas de oxígeno para proporcionar un funcionamiento adecuado de su fisiología y evitar algún trastorno, en especial cuando se usa algún tipo de lente de contacto. Es por ello que en este trabajo, se presenta un estudio sobre el transporte de oxígeno a través de la córnea, empleando distintos modelos de consumo para describir posibles perfiles de la concentración de este gas al tener lentes de contacto con diferentes permeabilidades. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IA104319, IN120120, IN114818, IG-100618, LANCAD-UNAM-DGTIC-276 y LANCAD-UNAM-DGTIC-385.

Regulación del transporte urbano de pasajeros y recomendaciones

El propósito de este trabajo es analizar las implicaciones de los esquemas de regulación en el desempeño de un sistema de transporte público urbano de pasajeros con la finalidad de que el regulador disponga de elementos para definir qué esquema de regulación es más conveniente implementar. Para ello se utiliza una herramienta analítica basada en la teoría de regulación que es aplicada al caso particular del sistema de transporte público urbano de la ciudad de Toluca. Esta herramienta permite incluir en el análisis los intereses de los actores económicos que intervienen en la prestación del servicio (usuarios, concesionario y regulador), medir el efecto de las medidas de regulación a partir de la variación de sus funciones de utilidad, conocer la conveniencia de implementación de cada esquema de regulación a través de una función de bienestar social y finalmente, estimar indicadores de desempeño del sistema tales como: eficiencia, costos, beneficio y oferta de unidades. Se caracterizan específicamente dos mecanismos de regulación: 1) contrato de mayor-costo en el cual no existen incentivos para la eficiencia, el riesgo de aumentos exógenos de costos es asumido por los usuarios y el regulador requiere de un alto grado de información sobre los costos de la empresa, la autoridad pública recibe el rédito comercial y paga el costo operacional total de la empresa otorgando una transferencia monetaria a la empresa y, 2) contrato de precio-fijo, que considera incentivos elevados para que la empresa sea eficiente en términos de costos de producción, todos los riesgos de incremento de costos son asumidos por la empresa mientras que el regulador requiere poca información en cuanto a los costos de producción de la empresa. Con estos mecanismos se busca orientar la conducta del concesionario con la finalidad de que reduzca sus costos de producción incitándolo a tener una empresa más eficiente.

La Física en Sistemas Dinámicos Complejos, Redes y Biología

Abordaré un abanico de tópicos que tienen que ver con sistemas complejos (en biología, sociología y medicina) desde el punto de vista de la Fisica. Todos estos temas diversos están unificados por una metodología estricta, construyendo modelos que permiten representar situaciones en principio muy complicadas, siempre teniendo en cuenta los principios fundamentales que yacen en el fondo de mecanismos elaborados, que producen resultados inesperados, típicos de las dinámicas no lineales. En particular trataré el tema de formación de patrones en la piel de las ocho especies de Surubim (Pseudoplatystoma), la movilidad del animal unicelular mas primitivo (Trichoplax adherens), un estudio sobre la diferenciación de células madre embrionarias humanas y un estudio reciente sobre la propagación geográfica de las pandemias. Colaboradores: T. Alarcon2,3, A. Hernandez-Machado3,4, Tzipe Govezensky5, T.Rees6, Carolyn Smith6, Pablo Scarabotti7, Pablo Bolcatto8., Sirio Orozco-Fuentes9 1 Instituto de Fısica, U.N.A.M., Apartado Postal 20-364, 01000 Mexico D.F., Mexico. 2 Centre de Recerca Matematica, Edifici C, Campus de Bellaterra, 08193 Bellaterra (Barcelona), Spain. 3 Departament de Matematiques, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Bellaterra (Barcelona), Spain. 4 Departament ECM, Facultat de F ́ısica, Universitat de Barcelona, Diagonal 647, E-08028 Barcelona, Spain 5 Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México, 04510 CDMX, Mexico. 6 National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Bethesda, MD20892, USA. 7 Instituto Nacional de Limnología, UNL, CONICET, FHUC, Ruta 168 Km 0, Ciudad Universitaria, S3001XAI Santa Fe, Argentina. 8 Instituto de Matemática Aplicada del Litoral, UNL, CONICET, FHUC, IMAL, Colectora Ruta Nac. 168 km 0, Paraje El Pozo, S3007ABA Santa Fe, Argentina 9 School of Mathematics, Statistics and Physics, Newcastle University, Newcastle upon Tyne, NE1 7RU, United Kingdom.

Destilador solar de alta eficiencia a bajo costo

Se analizan los problemas de salud del Estado de San Luis Potosí relacionados al consumo de agua contaminada por Fluor y por microorganismos patógenos, así como la carga económica que representa la dependencia de agencias potabilizadoras privadas. En este contexto, se propone un prototipo de destilador solar doméstico, usando tecnología solar pasiva mediante un destilador compuesto de materiales de bajo costo para generar un producto al alcance de las zonas más marginadas. Con este destilador se espera obtener al menos 3 litros por cada metro cuadrado al día de agua potable para el consumo humano. Se presentan los detalles de diseño, construcción y caracterización del destilador solar y un análisis de costos y viabilidad económica.

Agro-percolación: Una aplicación de la física estadística en la agronomía

La teoría de percolación es una rama de la física estadística que estudia fenómenos de transporte en medios porosos. Una forma sencilla de presentar este modelo consiste en hacer el análisis de una red cuadrada compuesta por celdas, donde a cada una de estas se le asigna una probabilidad $p$ cuando permite el flujo, o $1-p$ , cuando no lo permite. Esta es independiente del estado de ocupación de sus vecinos. De esta forma podemos analizar la formación de racimos de sitios ocupados. La pregunta fundamental que debemos responder consiste en la determinación de la probabilidad crítica a la que aparece un racimo lo suficientemente grande para que el fenómeno de transporte ocurra, es decir, que el sistema percole. Dentro de la basta cantidad de aplicaciones basadas en la teoría de percolación, destaca la modelación del proceso de propagación de ciertos fitopatógenos como un fenómeno de transporte que ocurre sobre las plantas. Experimentalmente se encuentra que algunas variedades de plantas manifiestan resistencia a enfermar al ser expuestas al patógeno, lo que nos permite definir la susceptibilidad como la proporción de plantas que llegan a enfermarse. Esta propiedad puede ser aprovechada para crear barreras naturales que pueden evitar la diseminación de la enfermedad. En el contexto de la teoría de percolación, la susceptibilidad de las plantas toma el lugar de la probabilidad de ocupación en los sistemas percolantes. Se propone como estrategia para minimizar la diseminación del patógeno la siembra de la plantación con una mezcla de dos variedades diferentes de plantas con cierta proporción. Por lo que la determinación de la probabilidad crítica debe darse en función de las condiciones de susceptibilidades de ambas variedades y cierta mezcla de semillas de tal manera que se evite la formación de un racimo percolante de plantas susceptibles o enfermas. Apelando a los fundamentos de la teoría percolación, también se puede añadir como variable del modelo el dejar cierta cantidad de celdas vacías. De los resultados de simulación se concluye que esta estrategia puede promover el aumento de la producción de la planta con menor resistencia. Se analiza la producción de las variedades de chiles serrano, poblano y árbol, expuestas a diferentes cepas del patógeno Phythophthora. Se encuentra que en varias combinaciones, la producción neta es mayor con este método si se compara con sembrar toda la plantación con una sola especie de chile. La importancia de esta problemática consiste en que gran parte de las plantaciones en todo el mundo son afectadas por diversas cepas de Phytophthora, causando grandes pérdidas económicas. El enfoque propuesto en este trabajo es sustentable, al evitar el uso de productos químicos. Además da la posibilidad de aumentar la producción de la planta con mayor susceptibilidad, dando así a los agricultores una estrategia que les permite elegir las variedades de plantas que optimicen el rendimiento.

Diseño de estrategias de control epidemiológico mediante un algoritmo genético

La escasez de recursos tanto económicos como humanos, son la principal limitante de las estrategias de control epidemiológico. Debido a estas limitaciones es de gran importancia poder diseñar estrategias de control que optimicen los recursos. Las epidemias se presentan en grandes áreas geográficas compuestas por varias y diversas localidades. Las localidades afectadas por un brote epidemiológico van desde pequeñas comunidades a grandes ciudades compuestas por varias zonas intra-urbanas. La gran diversidad de características y conectividad de los asentamientos humanos por los que la epidemia se propaga, tiene como consecuencia una dinámica compleja y no uniforme de la enfermedad. Las dinámicas en redes meta poblacionales han mostrado ser una herramienta poderosa para describir los brotes epidémicos que se extienden por zonas geográficas de distintas características. En este trabajo se implementa un algoritmo genético para detectar las localidades que presentan mayor oportunidad para el control de la epidemia a nivel global. Estas localidades son corredores de contagio debido a una combinación de factores como población, movilidad humana y ubicación en la red. El algoritmo genético buscará un conjunto reducido de zonas en donde la aplicación de medidas de control genere el mayor impacto en la reducción de casos infecciosos.

Propiedades mecánicas interfaciales en equilibiro de monocapas de puntos cuánticos de ZnO en la interfase aire/agua

En este trabajo se estudiaron las propiedades mecánicas en el equilibrio de membranas bidimensionales formadas por puntos cuánticos de ZnO, depositados en la interfaz aire/agua. Las nanopartículas fueron sintetizadas por el método de sol-gel y se realizó su funcionalización por el método de silanización hidrolítica. Se evaluaron sus propiedades mecánicas usando una palangana de Langmuir equipada con un rodillo de Du Noüy-Padday. Con esta técnica, se obtuvieron las isotermas, módulos de compresión y ciclos de histéresis del sistema. Nuestros resultados muestran que las partículas parcialmente hidrofóbicas forman sólidos suaves bidimensionales en la interfaz aire/agua, alcanzando valores de sus módulos de compresión adiabática correspondientes a una fase líquida condensada cuando son comprimidos sobre concentraciones superficiales del orden de 1 X 10^1 mg/m^2. Las membranas formadas por las nanopartículas presentaron dependencia con la razón de compresión a la vez que una histéresis significativa, demostrando su comportamiento complejo. Las membranas no presentaron colapso, en lugar de ello, se observó un valor semi-constante de la presión a altas concentraciones superficiales, un indicativo de la alta energía de adsorción de las nanopartículas. Las propiedades mecánicas reportadas hacen de estas nanopartículas, candidatas adecuadas para futuras aplicaciones en la estabilización de espumas acuosas.

Muerte de amplitud inducido por ruido intrínseco en un sistema de Brusselators acoplados

Estudiamos la interacción entre el ruido intrínseco y el acoplamiento difusivo en tres osciladores Brusselators estocásticos que tienen una dinámica de ciclo límite, esta dinámica estocástica se simula mediante el algoritmo Gillespie. Para caracterizar el comportamiento del sistema, medimos la amplitud de pico promedio y el intervalo entre disparos promedio. Al analizar cómo estas medidas dependen del volumen y la fuerza de acoplamiento, se observa que cuando el parámetro de acoplamiento es diferente de cero, al aumentar el nivel de ruido intrínseco más allá de un umbral determinado, la amplitud del disparo llega a cero y el intervalo entre disparos aumenta exponencialmente. Estos resultados proporcionan evidencia numérica de que la muerte por amplitud se produce a través de una bifurcación homoclínica. Los resultados obtenidos pueden contribuir a nuestra comprensión de algunos problemas importantes en biología como la aparición de comportamientos colectivos inducidos por el acoplamiento; la influencia de la estocasticidad interna presente a nivel de cada célula individual sobre la sincronización de los osciladores biológicos; evitar la sincronización excesiva como la presente en algunas enfermedades cerebrales.

Formación de patrones de películas de bio-películas: Evidencia del plegamiento y despegamiento de proteínas

El estudio de estructuras en biopeliculas formadas a partir de la evaporación de gotas ha permitido desarrollar estrategias para el diagnóstico de desórdenes en la salud y patologías. Presentamos un estudio experimental sobre patrones formados por la evaporación de gotas de mezclas binarias de proteínas plegadas y desplegadas. Depósitos compuestos por proteínas en estado nativo generan cristales ramificados semejantes a hojas de palma, mientras que depósitos formados por proteínas desnaturalizadas producen agregados amorfos. Sobre la base de las medidas de la complejidad, se revela una transición morfológica entre depósitos creados por mezclas binarias de proteínas plegadas y desplegadas. Interesantemente, este hallazgo permite revelar el plegamiento y despegamiento de proteínas de una solución. Finalmente, discutimos el uso potencial de este hallazgo como herramienta diagnostica sobre cambios estructurales en macromoléculas asociadas a patologías de relevancia.

Alta diversidad de patrones complejos en gotas secas de proteínas

El estudio de patrones de gotas secas de suero sanguíneo y sangre son útiles para diagnosticar patologías tales como hepatitis, leucemia, anemia, hiperlipidemia, tuberculosis, entre otros problemas para la salud. Recientemente se ha mostrado que la detección de biomoleculas mejora si la evaporación ocurre sobre micro-pilares. A pesar del conocimiento acumulado sobre la evaporación de gotas de bio-fluidos, se sabe muy poco acerca de cómo los mecanismos de transporte de masa y agregación dentro de una gota se ven afectados por el uso de micro-pilares. En este trabajo reportamos un estudio experimental sobre la formación de patrones producidos por la evaporación de gotas de proteínas colocadas sobre superficies confinadas (micro-pilares) y no confinadas. La microscopía óptica revela que en las películas formadas a partir de gotas colocadas sobre superficies no confinadas emergen estructuras dendríticas, mientras que sobre micro-pilares la diversidad de patrones incrementa enormemente. En ellos observamos estructuras complejas tales como dendritas, helechos, ramificaciones, celdas de Bénard y agregados amorfos. Se utilizó el espectro de singularidades para caracterizar y clasificar tales depósitos complejos. Finalmente, discutimos el uso potencial de este hallazgo para generar test diagnósticos basados en la detección de estructuras complejas sobre micro-pilares.

Estudio de la configuración de polímeros que interactúan atractivamente con una superficie

Es este trabajo se presenta las configuraciones de equilibrio termodinámico que presenta un polímero cuando se encuentra interaccionando atractivamente con una superficie. Utilizando simulaciones por dinámica molecular se determinaron las diferentes fases del polímero al variar parámetros como la temperatura del sistema, la constante de flexibilidad del polímero, la interacción del polímero con el solvente y la fuera de atracción con la superficie. El polímero presenta en términos generales cuatro estados característicos, extendido, contraído, libre o absorbido. Se construyo el diagrama de fases completo del polímero en función de la temperatura y la fuerza de interacción con la superficie, para sistema con diferentes constantes de flexibilidad y interacción con el solvente. Los resultados muestran que la fase en las cuales el polímero se encuentra en estado libre y ligado a la superficie son independientes del parámetro de flexibilidad y el de solvente, además la interacción monómero-monómero favorece la contracción del polímero. Estos resultados pueden ayudar a entender como interaccionas proteínas con las paredes de las células.

Cálculo fraccional en Econofísica aplicado a las variaciones en el valor del petróleo

Los métodos de cálculo fraccional son herramientas poderosas para describir los procesos y sistemas con memoria y no localidad. Recientemente, las ecuaciones integro-diferenciales fraccionarias se utilizan activamente para describir una amplia clase de procesos económicos con memoria de ley de potencia y no localidad espacial. Se propusieron generalizaciones de conceptos económicos básicos y nociones de los procesos económicos con memoria. Se proponen nuevos modelos matemáticos con tiempo continuo para describir la dinámica económica con una larga memoria. El propósito de este estudio es aplicar dichas herramientas a las variaciones en el valor del petróleo. Usando además, técnicas del análisis de datos para generar un modelo a partir de las ecucaciones de física estadística.

Sistemas Coloidales Confinados en Cilindros por Simulación Monte Carlo

Mediante simulaciones de Monte Carlo, se estudia el autoensamblaje de partículas coloidales interactuando con un potencial de core-corona en tres dimensiones y confinadas en una geometría cilíndrica. Se exploran las morfologías de equilibrio resultantes a bajas temperaturas, caracterizando las estructuras formadas por las partículas al variar parámetros como la densidad, las dimensiones del confinamiento y el rango de interacción. Se observa en los resultados el surgimiento de patrones y se realiza una caracterización de ellos en un diagrama de fases de la densidad y el potencial de interacción en un confinamiento dado, clasificando las estructuras en categorías por sus características visuales, para después hacer una proyección sobre una superficie plana bidimensional con el fin de observar la formación de patrones y analizar el factor de estructura. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IA104319 y LANCAD-UNAM-DGTIC-276.

Efectos del confinamiento en un cristal líquido discótico

Utilizando dinámica molecular se estudió el efecto que tiene el confinamiento y el anclaje en un cristal líquido discótico modelado utilizando el potencial GB(0.5, 0.2, 1, 2). Se construyó el diagrama de fases y se compararon los resultados con aquellos de un sistema sin confinar, con el fin de identificar el efecto en el comportamiento de las fases estables para diferentes regiones. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IA104319, LANCAD-UNAM-DGTIC-276 y LANCAD-UNAM-DGTIC-087, LANCAD-UAM.

Formalismo de cálculo fraccional aplicado a la relajación dieléctrica

En este trabajo se presenta un formalismo en derivadas fraccionales aplicado a la relajación dieléctrica de polímeros. Se explica en qué consiste el cálculo fraccional y qué versión se ha utilizado. Se introducen las funciones de memoria de primero y segundo orden, para describir la dinámica de la función de correlación de dipolar y su relación con la relajación dieléctrica. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IA104319, IN117419, LANCAD-UNAM-DGTIC-276 y LANCAD-UNAM-DGTIC-385.

Efecto de las vacancias sobre la temperatura de condensación Bose-Einstein de un gas ideal de bosones dentro de estructuras periódicas imperfectas

Reportamos el efecto que causan las vacancias sobre la temperatura de condensación Bose- Einstein de un gas ideal de bosones dentro de estructuras periódicas imperfectas en 1D y 3D. Para ello calculamos el espectro de energías de una partícula en un potencial peine de Dirac imperfecto que simula un cristal unidimensional con vacancias puntuales. Con el mismo peine de Dirac imperfecto, en 3D generamos las estructuras multicapas imperfectas permitiendo que las partículas sean libres en las otras dos direcciones. Comprobamos que es suficiente una vacancia para observar una brecha energética entre la energía del estado base y el primer nivel excitado que propicia el aumento de la temperatura de CBE del IBG en d > 0 dimensiones. Cuando aumentamos sistemáticamente la proporción de vacancias encontramos que en 1D existe un máximo local y en 3D un máximo global en la temperatura de CBE cuando la proporción de vacancias es del orden del 15 %. Además reportamos algunas propiedades termodinámicas del sistema como el potencial químico, la fracción de condensado, la energía interna así como el calor específico isocórico que usamos para identificar la temperatura de CBE.

Fracción condensada para un gas ideal de bosones en estructuras periódicas imperfectas

\documentclass{article} \usepackage[utf8]{inputenc} \usepackage{amsmath} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{graphicx} \usepackage[left=2cm,right=2cm,top=2cm,bottom=2cm]{geometry} \usepackage{braket} \title{{ % \vspace{2.0cm}\\ \bf Fracci\'on condensada para un gas ideal de bosones en estructuras peri\'odicas imperfectas}} % \bf Fracmentación del condensado de Bose-Einstein? % }} \author{Eduardo David Orozco Guzm\'an y M. A. Sol\'is} \date{\today} \begin{document} \maketitle %\section{Tratamiento para un sistema de partículas sin interacción.} RESUMEN \\ Reportamos el espectro de energías de un gas ideal de Bose dentro de estructuras peri\'odicas imperfectas por la presencia de un número finito de vacancias las cuales generan un n\'umero finito de niveles dentro de las bandas prohibidas de energ\'ia de la estructura peri\'odica perfecta, seguidos de una banda continua de energ\'ias. Observamos que la temperatura de condensaci\'on Bose-Einstein es una funci\'on del n\'umero de los niveles discretos de energ\'ia y que existe una temperatura para la cual el n\'umero de bosones es mayor en los niveles discretos que en el del estado base. Tambi\'en mostramos los correspondientes potoenciales qu\'imicos y los calores espec\'ificos. %%un igual n\'umero de niveles de energ\'ia dentro de las bandas prohibidas de la estructura perfecta. %% %%. La presencia de vacancias en estructuras peri\'odicas conduce a que el espectro de energ\'ias de las part\'iculas dentro de estas estructuras muestre un n\'umero de niveles de energías igual al número de vacancias, del %% %% Consideramos una relación de dispersión con un número finito de estados excitados seguido de una banda continua de valores para la energía, dicho espectro se obtiene a partir de un potencial formado por barreras espaciadas de manera homogénea en el sistema al cuál se le ha insertado un pozo de potencial al centro. A partir de la ecuación del número de partículas para un sistema de bosones no interactuantes se obtienen las propiedades termodinámicas de dicho sistema. En el tratamiento de las expresiones que dan lugar al cálculo de la temperatura crítica se ha observado que el método es bastante estandarizado y da la impresión de que se trata de una prescripción, que al seguirse de forma rigurosa permite obtener el calculo del potencial químico del sistema como función de la temperatura. Se manifiesta la interrogante de si al bajar la temperatura del sistema por debajo de la temperatura crítica $T_{0}$ el potencial químico se estanca en el valor de la energía $\varepsilon_{0}$ del estado base, o si es posible que este potencial químico tenga variaciones por debajo de dicha temperatura crítica. \end{document}

Conductividad superprotónica en sales mixtas basadas en $CsH_2PO_4$

Estudiamos el fenómeno de conductividad superprotónica de sales ácidas basadas en fosfatos de cesio dopadas, a partir de datos de espectroscopia de impedancia. Analizamos la influencia del Bario y Rubidio en las propiedades eléctricas del sistema. Se observa una fase superprotónica acompañada por una transición de fase de estado sólido. Proponemos un circuito equivalente que se acopla con los datos experimentales de impedancia. Examinamos el comportamiento de la conductividad en función de la temperatura. Asociamos la conductividad superprotónica a un cambio en las barreras entrópicas del sistema. Agradecemos a los proyectos: UNAM-DGAPA-PAPIIT IA104319, IN117419, IN 114818, IG-100618 y LANCAD-UNAM-DGTIC-276.

Simulación de dinámica molecular de un sistema anisótropo con interacciones quirales

Teniendo como tema de estudio los cristales líquidos, se modela mediante dinámica molecular un fluido con interacciones quirales usando el modelo molecular de Gay-Berne GB(3,5,1,2) para analizar las fases estables y sus propiedades a diferentes presiones y temperaturas. Asimismo, se compara este fluido con interacciones similares GB(3,5,1,2) pero esta vez sin quiralidad. Se explora un diagrama de fases temperatura vs densidad para analizar sus diferencias y obtener un panorama más amplio de esta parametrización. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IA104319, LANCAD-UNAM-DGTIC-276, LANCAD-UNAM-DGTIC-087 y LANCAD-UAM.

Efecto de la quiralidad en las fases de un sistema de cristales líquidos discóticos

Un cristal líquido con forma de disco es simulado incluyendo la quiralidad molecular y sin quiralidad a diferentes presiones y temperaturas, utilizando para el cálculo $N=1000$ y $N=20000$ partículas. Se explora la región $\rho$ vs $T$, estudiando las diferencias que introduce la quiralidad en el cálculo de las fases estables del cristal líquido. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IA104319, LANCAD-UNAM-DGTIC-276, LANCAD-UNAM-DGTIC-087 y LANCAD-UAM.

Phase study of a system under a shoulder potential using coarse grained simulations

This study adds to the current knowledge on phases of a system of colloids represented with a shoulder potential. Additionally, analysis is done for those phases presented in bulk systems undergoing thermodinamic parameter variations. By using coarse grained simulations, we address the structural thermodynamical properties of core-corona particle systems by varying the shoulder width. We compare our results with previous Monte Carlo simulations recently reported. We thank projects UNAM-DGAPA-PAPIIT IA104319, IN120120, LANCAD-UNAM-DGTIC-276 and LANCAD-UNAM-DGTIC-385.

Comportamiento de la conductividad en líquidos iónicos soportados en matrices poliméricas

Los líquidos iónicos soportados (SILLPs) en matrices poliméricas altamente retículantes son de interés pues alcanzan conductividades significativas [1] que permiten su aplicación en generadores electroquímicos. En este trabajo se determina la conductividad, difusividad y densidad de carga libre utilizando datos de espectroscopía de impedancia electroquímica. Se observa que el cambio en el ion de los líquidos iónicos provoca un incremento de la conductividad debido posiblemente a la interacción con el polímero, por otro lado, la difusividad crece mientras la temperatura aumenta en las muestras; este comportamiento es independiente de la combinación de agente retículante y líquido iónico en la muestra. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IA104319, IN117419 y LANCAD-UNAM-DGTIC-276. [1] Altava B., Compañ V., Andrio A., del Castillo LF., Mollá S., Burguete M.I., García Verdugo, Luis S.V. Conductive films based on composite polymers containing ionic liquids absorbed on crosslinked polymeric ionic-like liquids (SILLPs). Polymer 72(2015) 69-81.

Una revisión de los modelos fenomenológicos para la temperatura de almacenamiento de productos farmacéuticos

La temperatura de almacenamiento, denominada también como temperatura cinética media, es un parámetro empleado en la Industria Farmacéutica para homogeneizar los estudios de estabilidad a los que se someterá un producto y que simulen el ambiente al que será expuesto con el propósito de garantizar al consumidor que el producto que recibe cumple con las especificaciones del fabricante y asegurar la eficacia del principio activo del producto. En este trabajo hacemos un análisis de los modelos fenomenológicos propuestos en la literatura, describimos las similitudes y diferencias, las cuales se determinaron de su aplicación en un estudio de mapeo térmico de un almacén farmacéutico de la ciudad de Puebla.

Comparación de modelos sigmoidales con soluciones aproximadas y numéricas al modelo epidemiológico SIR: parecidos y divergencias

Ajustes a los datos de incidencia acumulada diaria de la pandemia generada por el SARS-CoV-2 se hicieron muy populares desde el inicio. El ajuste de funciones exponenciales, sigmoides logísticas, Gompertz, q-Gaussianas y muchas otras ha dado lugar a una creciente literatura formal e informal. El uso de modelos compartamentales tipo SIR/SEIR también han arrojado ajustes, todos ellos fuertemente dependientes de la estimación de parámetros epidemiológicos. En este trabajo comparamos los diferentes modelos para la incidencia acumulada con conocidas soluciones aproximadas a las ecuaciones no-lineales de modelos SIR. Exploramos bajo qué condiciones todas ellas son indistinguibles, dentro de las incertidumbres, así como las condiciones en las que divergen una de otra.

Efecto de la quiralidad en las fases estables de un sistema molecular con interacciones de Gay-Berne

Se presenta un estudio de dinámica molecular sobre el efecto que tiene la quiralidad en las fases estables de un sistema con fases líquido cristalinas modelado con interacciones de Gay-Berne GBCH(4.4,20,1,1). Se comparan estas fases con las correspondiente de un sistema sin quiralidad modelado con el potencial GB(4.4,20,1,1). Particularmente mostramos el comportamiento del pitch de una fase colestérica no típica como función de la temperatura y presión. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IA104319, LANCAD-UNAM-DGTIC-276, LANCAD-UNAM-DGTIC-087 y LANCAD-UAM.

Predicción del comportamiento experimental Densidad-Presión-Temperatura en la transición de fase Isotrópico-Nemático del Cristal Líquido 5CB

En este trabajo, se analizó el comportamiento densidad-presión-temperatura en la transición de fase Isotrópico-Nemático del cristal líquido 5CB a 1 atm. utilizando una teoría de perturbaciones a primer orden para el modelo Convex Peg, dicho modelo comprende un potencial intermolecular tipo pozo cuadrado que comprende, que las moléculas estén caracterizadas por una coraza rígida elipsoidal uniaxial y a su alrededor una interacción atractiva elipsoidal tipo pozo cuadrado, además, se propone un parámetro gamma que permite variar la profundidad del potencial de pozo cuadrado, el cual, es utilizado para relacionar la temperatura de transición, el volumen molecular y el potencial intermolecular. La teoría de perturbaciones desarrollada permite cuantitativamente predecir el comportamiento experimental densidad-presión-temperatura en la transición de fase Isotrópico-Nemático del 5CB a 1 atm.

La celda peltier y su capacidad de generar energía eléctrica a partir de la energía térmica solar

El efecto termoeléctrico también conocido como efecto peltier-seebeck es la conversión directa de la diferencia de temperatura a voltaje eléctrico y viceversa. Tomando como fuente de energía principal el sol en el uso de estas celdas, se construyó un seguidor mecánico solar controlado por electrónica arduino. El sistema está diseñado con el fin de concentrar la energía térmica en el punto focal donde se ubica la celda peltier, además de seguir la trayectoria del sol respecto a sus ángulos, cenital y azimutal. El seguidor mueve una lente convergente con variación radial de entre 3-6 cm. En este trabajo reportamos la eficiencia eléctrica de la celda Peltier bajo este arreglo experimental.

Técnicas estadísticas para analizar datos del mercado financiero

En este trabajo, aplicamos diversas técnicas como la teoría de matrices aleatorias, Power Map, la técnica de ensembles matriciales y CHPCA para estudiar las tendencias y las fluctuaciones en los datos del mercado de valores. Nuestro objetivo es analizar las correlaciones para extraer información para comprender la dinámica rica e impredecible de los mercados financieros, buscar el tipo de interacción que genera una crisis financiera y podría ser posible comparar los resultados de las diferentes técnicas. Los datos del S&P500 se toman como un ejemplo y el análisis se puede extender a otros mercados y sistemas no necesariamente financieros.

Water adsorption in slit-like pores with grafted chains. Density functional approach

We have explored adsorption of a single water-like model in slit-like pores with walls chemically modified by tethered chains that form molecular brushes. Principal focus of the present study is in the evolution of the microscopic structure of fluid species and of a system of chain molecules upon adsorption. A density functional approach is used. Various projections of the vapor-liquid coexistence envelope, including brushes interdigitation coefficient, are obtained and discussed. We have discovered that the molecular brushes can shrink or “swell” upon phase transition in confined water dependent on the attraction between fluid molecules and chains segments. Trends of behavior of the solvation force between pore walls are investigated dependent on the parameters of the system. Dependence of polymer layer height on grafting density and in the microscopic structure of the interface between adsorbed fluid and brushes is studied. Thermal response of these properties upon adsorption is investigated in detail. The results are of importance to understand shrinking and swelling of the molecular brushes in the nanochannels.

Implementación de celdas Peltier para la transformación de energía térmica en energía eléctrica

La necesidad de la generación de energías limpias a través de la transformación de energía, busca el aprovechamiento de fuentes de energía térmica generada en algunos procesos industriales. Como un primer paso, en este trabajo se plantea la caracterización de las celdas Peltier considerando diferentes tamaños de celdas, las cuales se conectarán en diferentes arreglos. Se determinará su eficiencia dentro de diferentes intervalos de temperatura y con ello encontrar el arreglo más eficiente en la generación de energía eléctrica.

Decoherencia intrínseca y tiempos de recurrencia en un condensado de Bose espinorial con F=1

Mediante diagonalización exacta, estudiamos la dinámica de un Condensado de Bose-Einstein Espinorial con F = 1 dentro de la aproximación de un modo. En particular, seguimos la evolución temporal de las propiedades de un cuerpo tomando como condición inicial un estado coherente de espín. Mostramos cómo se alcanzan y se repiten los estados estacionarios para sistemas macroscópicos.

Propiedades termodinámicas y potencial de interacción del PET (poli-tereftalano de etileno)

El poli-tereftalano de etileno (PET), es un poliéster semicristalino que tiene un alto grado de cristalinidad. Al ser enfriado súbitamente, adquiere mayor transparencia, característica importante de los materiales amorfos. Una de las técnicas experimentales más usadas es la calorímetria diferencial de barrido (DSC), que da acceso a las propiedades físicas de los materiales polimericos y se relaciona con conceptos como la morfología típica de los polímeros semicristalinos. En este trabajo hacemos una revisión de las propiedades termodinámicas que se han obtenido para estos materiales y hacemos una propuesta para el potencial de interacción entre pares de partículas que nos permita obtener los factores de estructura, que es la información básica que nos posibilitará estudiar las fases del gel o vidrio. El PET es uno de los polímeros más estudiados, es el modelo base para diferentes estudios, brinda grandes ventajas y es ampliamente utilizado por el rendimiento mecánico y las dinámicas de transición de vidrio que posee.

Efectos de curvatura espontánea no-homogenea en membranas fluidas

EN ESTE TRABAJO ESTUDIAMOS ALGUNAS FORMAS QUE UNA MEMBRANA FLUIDA TOMA EN EL CASO EN QUE SU CURVATURA ESPONTANEA PRESENTE INHOMOGENEIDADES. VEREMOS QUE ESTO GENERA A SU VEZ UNA CIERTA TENSION SUPERFICIAL NO CONSTANTE A LO LARGO DE LA MEMBRANA. ANALIZAREMOS EN PARTICULAR UNA TRANSICIÓN PROLOATA-DUMBBELL Y OTRA EN LA QUE SE PRESENTA UNA CIERTA INVAGINACION DE UNA MEMBRANA PEQUEÑA DENTRO DE UNA MEMBRANA MADRE. FINALMENTE, PRESENTAMOS LAS FUERZAS INDUCIDAS A LO LARGO DE ESTAS TRANSICIONES.

Comparación del Comportamiento de un Bitumen Mexicano y sus Fracciones de Asfalteno y Malteno en la Interfase Aire/Agua

En este trabajo, se presenta el estudio del comportamiento interfacial de películas de bitúmen y de las fracciones de asfalteno y malteno mediante la balanza de Langmuir y el microscopío del ángulo de Brewster, en la interface aire-agua. Las películas se transfirieron a mica para su análisis mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de barrido (SEM). El comportamiento interfacial de la isoterma del bitúmen depende de la cantidad contenida de las fracciones de asfalteno y malteno en la muestra. Cabe señalar que el comportamiento de las isotermas de dichas fracciones es muy diferente. Por otra parte, las imágenes BAM de las muestras de bitumen y asfaltenos exhibieron que tanto el bitumen como los asfaltenos no forman una película monomolecular en la superficie del agua, sino una mezcla de dominios bidimensionales y tridimensionales. Cabe mencionar que los dominios de asfaltenos mostraron las estructuras más rígidas y compactas. Mientras que, la fracción de malteno presentó grandes áreas de películas mono- o bimoleculares, Sin embargo, conforme la presión de superficie se incrementó se formaron dominios tridimensionales. Dicho comportamiento es semejante a las monocapas lípidicas. Respecto a las imágenes AFM, la morfología del bitumen presentó mesostructuras de forma esférica y tipo disco. Mientras que, las imagenes de asfalteno mostraron la formación de muchas microestructuras tipo disco en un intervalo de tamaño micras. Algunas de estas microestructuras coalescen; dando como resultado, la formación de estructuras parecidas a gusanos y otras estructuras pequeñas y elongadas, tales como baqueta, bola Argentina, aguja de crochet, las cuales presentan una altura menor. La morfología de la superficie de la película de la fracción malteno muestra una capa fina, cuya textura es porosa. Por otra parte, las imágenes SEM de la película de bitumen exhibieron una superficie lisa y ligeramente porosa con algunos desprendimentos de una sola capa. Asimismo, las imagenes de asfalteno también presentaron superficies porosas con diferentes tipos de estrucutura, e.g., estructuras esféricas, tipo baquetas. Aunado a lo anterior, las imágenes SEM de los asfaltenos mostraron que conforme la presión de superficie incrementa, la formación de los desprendimientos de una sola capa también incrementa. Cabe mencionar que tales desprendimientos causan la formación de una capa porosa, la cual podría ser la razón de la transición de un comportamiento tipo sólido a un comportamiento tipo plástico en la isoterma de asfaltenos. Las imágenes SEM de los maltenos mostraron una superficie suave con poros irregualres. Los resultados obtenidos fundamentan un mejor entendimiento del bitumen y las fracciones de asfalteno y malteno, sugiriendo que el comportamiento interfacial del bitumen presenta una sinergía entre sus fracciones asfalteno y malteno.

Modelado de la Tensión Superficial de Mezclas Binarias de Alcohol en Medio Acuoso

En este trabajo, se aplicó la ecuación de adsorción de Gibbs para calcular y predecir la tensión superficial de cuatro alcoholes en medio acuoso a diferentes condiciones de presión y temperatura. El modelo utiliza la ecuación de estado cúbica Peng−Robinson en conjunto con las reglas de mezclado Wong-Sandler para calcular el equilibrio líquido−vapor. Además, se insertó en la ecuación de estado, parámetros mejorados dependientes de la temperatura como los propuestos por Stryjek y Vera para el agua. El objetivo de implementar dichas reglas de mezclado es introducir una dependencia adecuada en los parámetros de atracción y repulsión en las mezclas binarias acuosas; asimismo, relacionar el cálculo de la tensión superficial con respecto a la presión. Aunado a lo anterior, se calcularon las áreas del componente puro bajo el marco del método UNIFAC. Los alcoholes estudiados son metanol, etanol, 1−propanol, 2−propanol. Los resultados obtenidos mostraron una satisfactoria concordancia entre los datos experimentales y los valores calculados con el modelo desarrollado bajo diferentes condiciones de temperatura, presión y composición.