2da Escuela de Avances en Simulaciones Computacionales 2022

Una de las propiedades interesantes de los sistemas moleculares a escalas nanométricas es el autoensamblaje en donde, en función de los parámetros termodinámicos relevantes, se exhiben estructuras altamente ordenadas como en el caso de las fases azules en cristales líquidos, o las fases nanocristalinas en coloides. En esta plática hablaremos de los cambios que sufren estos sistemas al estar confinados en diversas geometrías, y el efecto en el ordenamiento que presentan, haciendo patentes los efectos entrópicos en el balance energía-entropía responsable de los cambios de fase termodinámicos.

Los cristales líquidos son moléculas con características moleculares particulares y que son de gran importancia desde el punto de la ciencia y la tecnología desde su descubrimiento. Se caracterizan principalmente por tener fases intermedias entre la fase líquida isotrópica y la fase sólida cristalina. Desde el punto de vista tecnológico, los cristales líquidos han sido utilizados principalmente para la fabricación de pantallas, debido a su alta sensibilidad y rápida respuesta cuando se les aplica un campo eléctrico. En años recientes, se han reportado diversos trabajos de investigación que demuestran que cuando los cristales líquidos interaccionan con distintos agentes externos (que van desde ciertas moléculas orgánicas pequeñas, hasta agentes biológicos como bacterias o proteínas) presentan diversas morfologías muy particulares, cuando éstas son observadas bajo un microscopio de luz polarizada. Esto ha permitido el desarrollo de diversos sensores que de manera indirecta determinan la presencia del agente externo en las muestras. Por ello, en esta charla nos enfocaremos en algunos ejemplos en la aplicación de los cristales líquidos nemáticos como sensores, así como en el desarrollo de algunos de ellos en el grupo de investigación, con aplicación industrial principalmente para la región del Bajío.

A variety of fluid flow problems have analytical solutions and can be used as reference to validate solutions obtained from experimental and numerical methods. The Poiseuille flow is one of these. Therefore, it is used in this study to validate our numerical results. We describe the numerical approximation of the Stokes equation, for incompressible Newtonian fluids, using the Finite Element Method (FEM). Conceptually, the simplest configuration and the used in this work is this where the fluid is confined between two endless plates, parallels and separated from each other a distance. Finally, the results are compared with existing analytical solutions, those demonstrate the effectiveness of method and computational code developed by the authors to simulate this type of flow.