Dinámica de interfaces en problemas de interés en nanociencia

Abstract

El presente trabajo de tesis explora varios mecanismos y procesos físicos que ocurren en sistemas de interés tecnológico, particularmente en el campo de la nanociencia. El desafío planteado a la nanotecnología es la posibilidad de tener un control directo sobre los materiales en las escalas atómica y molecular. Para encarar este desafío, los “tecnólogos” deben nutrirse no sólo de sus propios ensayos, sino también de la comprensión a nivel básico de los fenómenos relevantes lograda desde una perspectiva fisicoquímica. El avance gradual de la ciencia hacia escalas cada vez menores conlleva una importante consecuencia: las propiedades de las superficies e interfaces son cada vez más importantes. Esto puede entenderse fácilmente, recordando el bien conocido hecho de que la relación entre superficie y volumen es cada vez mayor cuanto más reducidos los objetos son en tamaño. En efecto, en un objeto macroscópico la cantidad de átomos o moléculas que se encuentran en su contorno es, en general, mucho menor que la correspondiente al seno del material. En cambio, en un dispositivo de dimensiones en la escala del nanometro, una fracción importante de sus moléculas se encuentran en su superficie. De esta manera, no es de extrañar la atención que se ha concedido a la Dinámica de Interfaces en las últimas décadas, entendida como el estudio de las interfaces y superficies que evolucionan en el tiempo a causa de diversos procesos fisicoquímicos. La Dinámica de Interfaces estudia sistemas dentro de un amplio espectro de procesos que son de interés científico y tecnológico, como ser la deposición con haces moleculares, procesos electroquímicos, fenómenos de sedimentación, flujo de fluidos en medios porosos, etc. Dentro de este amplio abanico de procesos, en este trabajo de Tesis nos hemos focalizado en el estudio de procesos de sedimentación de nanopartículas y de deposición desde la fase vapor sobre sustratos nanoestructurados. A su vez, en estos sistemas son importantes distintos procesos físicos, tales como la difusión en fase fluida, procesos de evaporación y condensación, las corrientes de difusión superficial, o la agregación entre partículas. Una característica intrínseca de estos procesos es la estocasticidad que inducen en los sistemas, en última instancia debido a la naturaleza cuántica de la materia. El análisis de las propiedades estocásticas de este tipo de sistemas conforma buena parte del material original de la presente tesis.