Browsing by Author "De la Cruz Araujo, Ronald Abel"

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    Caracterización de microestructuras formadas por coloides autopropulsados y superparamagnéticos bajo un campo magnético externo: dinámica browniana y análisis de escala
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2018-04) De la Cruz Araujo, Ronald Abel; Quevedo Novoa, Luis Guillermo
    Las microestructuras formadas por coloides magnéticos en ausencia o presencia de un campo magnético externo juegan un rol clave en el diseño de nanomateriales multifuncionales. En este trabajo hemos realizado simulaciones de dinámica Browniana de una suspensión diluida compuesta por coloides superparamagnéticos autopropulsados, con el objetivo de estudiar la interrelación entre la fuerza de autopropulsión y la fuerza de interacción magnética en su proceso de agregación, cuando la suspensión está sometida a un fuerte campo magnético externo. Este método de simulación resuelve, numéricamente, las ecuaciones de balance de fuerzas y de torques que resultan de aplicar la segunda ley de Newton al movimiento traslacional y rotacional de partículas magnéticas con geometría esférica y sumergidas en un fluido Newtoniano. El modelo desprecia la inercia de la partícula, la gravedad y las interaciones hidrodinámicas, lo cual es un práctica común cuando el sistema es diluido y los tamaños de las partículas están en el rango coloidal (tamaño 1nm􀀀10 m ). El tama´no promedio y las distribuciones de población fueron medidos en función de tiempo para varias combinaciones de números de Péclet (Pe)—razón entre la fuerza de autopropulsión y la fuerza Browniana—y pequeñas intensidades adimensionales de la fuerza magnética dipolo-dipolo ( 20)—razón entre la fuerza magnética dipolo-dipolo y la fuerza Browniana. Se encontró que a medida que Pe crece, la habilidad del sistema para agregarse crece hasta un valor crítico de Pe el cuál depende de . Despues de este crítico Pe el tamaño promedio de los agregados logra una saturación a un estado estable que cuyo valor depende de nuevamente. A Pe ! 1 y debido a la predominancia de la fuerza de autopropulsión con respecto a la fuerza Browniana Nc ! 1. Nuestro análisis muestra que esos resultados son mejor presentados uando la razón Pe= , debido a que esta razón representa la competencia entre la fuerza de autopropulsión y la fuerza de interacción magnética. Nuestro modelo físico fue “validado” con lo que se espera cuando Pe ! 0. Estos resultados y metodología podrían ser usados para continuar explorando potenciales aplicaciones de partículas recientemente sintetizadas con características similares (autopropulsadas y superparamagnéticas) como usadas en este modelo. En específico este estudio demuestra que el tamanó de las cadenas formadas por partículas magnéticas puede ser controlado cambiando la fuerza de autopropulsíon en los sistemas evitando por ejemplo cadenas muy largas las cuales pueden dificultar su uso en entregado de medicamentos, hipertermia magnética u otras aplicaciones donde cadenas muy grandes es un escenario no deseado.