Escalas espaciales y mecanismos de relajación en líquidos sobreenfriados

Abstract

Tanto en el mundo natural como en el artificial, existen sistemas compuestos únicamente por elementos simples para los que se observan fenómenos de gran complejidad. Nuestro objetivo fue estudiar estos sistemas, mediante modelos lo más sencillos posibles en su formulación, pero que a la vez sean capaces de exhibir un comportamiento complejo. Pusimos nuestro énfasis en fenómenos para los que el sistema comienza a salirse del equilibrio (líquidos sobre-enfriados) y fenómenos en que el sistema se encuentra completamente fuera de equilibrio (partículas autopropulsadas) En el capítulo 2 introdujimos los antecedentes y conceptos relacionados al estudio de la transición vítrea para líquidos sobreenfriados. Se presentaron las características salientes de vidrios, líquidos sobreenfriados y cristales, haciendo hincapié en descripciones de la estructura de estos. En el capítulo 3 presentamos el método Monte Carlo Cinético y nociones técnicas para modelos formadores de vidrios. Luego, en el capítulo 4 presentamos los resultados obtenidos para el modelo de retículo PCTCC. Mostramos un estudio de metaestabilidad y una posible temperatura de Kauzmann T_K. Utilizando el método de tiempos cortos, determinamos una temperatura espinodal termodinámica. Finalmente presentamos un estudio de envejecimiento mediante un exponente de escala para los tiempos de espera. En el capítulo 5, caracterizamos el modelo de retículo t154, e investigamos su dinámica tanto en condiciones de contorno periódicas, así como utilizando una cavidad que lo confina. Realizamos un estudio de su estática y extraemos una longitud de correlación estática. En el capítulo 6 introdujimos los antecedentes y conceptos relacionados al novedoso campo de la materia auto-propulsada. En el capítulo 7, discutimos el uso de Dinámica Molecular y el estudio de efectos de tamaño finito mediante el método de sub-bloques. Los capítulos 8 y 9 presentan los resultados hallados para mezclas binarias de partículas auto-propulsadas con volumen excluido y los efectos de agregar interacciones orientacionales en todas ellas (Capitulo 9). Notamos que las partículas únicamente se diferencian en su velocidad, clasificándolas en rápidas y lentas. Para el caso sin interacción orientacional observamos una transición de segregación al ralentizar a las partículas lentas, detectando presencia de estructura cristalina mediante medidas de funciones de correlación estática. Corroboramos la presencia o ausencia de esta transición mediante un análisis de sub-bloques para un estudio de tamaño finito. Cuando incorporamos interacciones orientacionales, el sistema presenta segregación en una región de parámetros distinta al caso anterior y sin indicios de estructura de largo alcance. Finalmente, presentamos una discusión y conclusiones del trabajo de tesis en el capítulo 10.