Suspensión coloidal de polímeros estrella : propiedades estructurales y dinámicas con simulaciones computacionales

Abstract

En este trabajo de tesis se presentan los resultados obtenido del estudio de una suspensión de polímeros estrella que constituye un modelo de partículas ultrasuaves. Este estudio se realiza haciendo uso de simulaciones por computadora con las técnicas de Monte Carlo y dinámica Browniana. Se calculan las propiedades estructurales y dinámicas para suspensiones coloidales monodispersas y polidispersas. Se expone una breve descripción de modelos de interacción típicos para suspensiones coloidales de partículas duras y suaves. Se presenta el modelo de potencial de los polímeros estrella basado en el modelo de Daoud-Cotton y Witten-Pincus; que está definido en dos regiones: una corresponde a crecimiento logarítmico para distancias menores al diámetro de corona a y un decaimiento exponencial tipo Yukawa para distancias mayores que a. En este capítulo también se presenta los resultados obtenido de la literatura para el diagrama de fases correspondiente a esta suspensión. Los métodos de simulación con los que se abordó la exploración en la suspensión coloidal se describen lo cual incluye la presentación de los algoritmos de Arma para la dinámica Browniana y metrópolis para Monte Carlo; así como también los elementos necesarios para la implementación de los códigos en lenguaje Fortran necesarios con los cuales se presentaron las propiedades estructurales y dinámicas en este trabajo de tesis. Se expone sobre la implementación del cálculo de la función de distribución radial, el desplazamiento cuadrático medio y el coeficiente de difusión dependiente del tiempo para una suspensión coloidal monodispersa. Se muestran los resultados obtenido con las simulaciones para diferentes condiciones de funcionalidad y fracción en volumen. Específicamente se explora las regiones fluidas de baja y alta concentración y se presenta el diagrama de fase sólido-líquido obtenido mediante la aplicación del criterio fenomenológico de Lówen. Las suspensiones coloidales reales son sistemas de naturaleza polidispersa, es por ello que es de nuestro interés la exploración del impacto que pudiese tener la polidispersidad en el tamaño en los polímeros estrella. Se plantearan los resultados obtenidos con las simulaciones para sistemas con polidispersidad (en tamaño) menores o iguales al 15%, tomando como modelo de polidispersidad una función de distribución uniforme para los diámetros de las partículas. En la parte final de este trabajo de tesis se presenta las conclusiones y se incluyen como anexos los códigos de los programas desarrollados para las simulaciones de Monte Carlo y dinámica Browniana para sistema de polidispersidad p arbitraria.