Temas de Tesis de Licenciatura y Doctorado 2012-2013

Claudio Pastorino
Actualizado: 30/01/2013

En el grupo realizamos simulaciones numéricas de diferentes sistemas físicos de Materia Condensada. Estudiamos, por ejemplo: membranas lipídicas, sistemas poliméricos en y fuera del equilibrio y líquidos simples. Estos se enmarcan en el campo de la Materia Blanda (soft matter) y tienen interés en física básica y aplicada. Una característica central de estos sistemas tienen la particularidad de que la temperatura juega un rol importante y hay una competencia entre entropía y energía. Esto suele dar lugar a transiciones de fases, en las cuales cambia el comportamiento cualitativo del sistema.

Usamos herramientas teórico-numéricas, con énfasis en conceptos de mecánica estadística, que permiten en principio estudiar variados sistemas en diferentes situaciones físicas. Estudiamos a estos sistemas en condiciones de equilibrio termodinámico o también, su comportamiento cuando se inducen flujos o se los somete a campos externos.

Temas propuestos de Tesis de Licenciatura en Física

(proponemos también Temas de Doctorado en estas líneas de investigación)


1. Simulaciones de membranas lipídicas binarias con inclusión de modelos sencillos de proteínas

Se propone estudiar membranas biológicas modelo compuestas de dos tipos de lípidos distintos. Interesa estudiar el cambio de propiedades físicas de los lípidos, inhomegeneidades en la concentración de lípidos en la vecindad de la proteína y comparar con la membrana binara sin proteína. El tema puede extenderse al estudio de interacciones efectivas entre dos proteínas insertas en la membranas y cómo influye la estructuración de la membranas en éstas interacciones efectivas

(con Carla Rosetti).

2. Simulaciones de fluidos poliméricos fuera del equilibrio con aplicaciones a Nano- y Microfluídica

Se propone estudiar una interfase polimérica fuera de equilibrio dada por un líquido que moja las paredes confinantes (derecha) o una gota situada sobre el sustrato (figura izquierda). El flujo en el líquido polimérico (partículas blancas en las figuras) se genera mediante un campo externo, que puede interpretarse como una "gravedad", actuando sobre el mismo. Se alcanza un estado estacionario en el cuál pueden calcularse numerosas propiedades del líquido, y de la interfase con las paredes confinantes, que no son sólidas sino blandas (partículas rojas) y dan lugar a varios fenómenos interesantes y que no se comprenden completamente.

2.1. Gotas Poliméricas fuera de equilibrio

Si el fluido polimérico no moja completamente el canal, es decir, se forman gotas, pueden estudiarse las propiedades estáticas y dinámicas de las mismas. Además de las propiedades de equilibrio, pueden estudiarse las propiedades del movimiento estacionario de la gota, cuando se impone una fuerza externa. Podemos mencionar algunas preguntas interesantes de esta situación física:

2.2. Flujo de líquidos simples y complejos en nano-canales blandos

Si el líquido polimérico moja completamente el canal blando, el movimiento de las paredes a velocidad constante inducirá un flujo de Couette en el líquido (no-newtoniano) y una fuerza externa un flujo de Poiseuille. Siguen algunas preguntas que interesa responder en estas condiciones físicas:
Estos temas forman parte de una línea de investigación en colaboración con Marcus Müller en Göttingen, Alemania.

Y otros grupos experimentales

Izquierda: gota polimérica (blanco) sobre un cepillo polimérico de idéntica naturaleza química bajo la acción de una fuerza externa ("gravedad")

Derecha: Canal con un fluido polimérico (blanco) confinado entre dos superficies cubiertas de cepillos poliméricos o "brushes" (rojo). Estamos estudiando las propiedades en equilibrio y con las paredes confinantes en movimiento a velocidad constante estos sistemas en varias condiciones físicas. Son de interés básico y también para aplicaciones en nano- y microfluídica.


3. Otros temas propuestos

Tenemos también líneas de trabajos en temas como:

Conceptos involucrados y tipo de trabajo

Estos trabajos son teóricos-numéricos, con una parte importante de cálculo computacional. Se usan principalmente conceptos de mecánica estadística (Física Teórica 3 en DF-UBA), materia condensada en general y materia blanda. Se aprenderá el uso y los fundamentos de métodos de cálculo y simulaciones como Dinámica Molecular, Dissipative Particle Dynamics y Monte Carlo, de aplicación en un amplio rango de sistemas y disciplinas científicas. No se estudian los problemas en términos de mecánica cuántica, porque se estudia a los sistemas en escalas espaciales y temporales relativamente grandes (mesoscópicas), de forma que los grados de libertad cuánticos pueden codificarse en potenciales clásicos. No se requieren conocimientos previos de computación, pero sí interés en el uso y creación de programas, para plantear y "medir" los problemas físicos.

Para más información sobre los temas de investigación pueden contactarse con:

Contacto: Dr. Claudio Pastorino (pastor.(at).cnea.gov.ar)

Teléfono: 6772-7105


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