Modelización de cepillos a escala nanoscópica
El cepillo trabado (tethered brush) es un material nuevo a escala nanoscópica que está atrayendo interés rápidamente. Con aspecto muy similar al de un cepillo, sus cerdas son moléculas poliméricas trabadas en superficies. El de nanopartículas o moléculas orgánicas autoensambladas sobre sustratos es otro sistema interesante de moléculas unidas a superficies. El autoensamblaje se ha convertido en una importante ruta de síntesis de nuevos materiales multifuncionales con aplicaciones en un sinfín de campos. El proyecto financiado con fondos europeos «Statistical thermodynamics and computer simulations of complex molecules in bulk and at surfaces» (STCSCMBS)(se abrirá en una nueva ventana) ha hecho una contribución importante al campo. El trabajo realizado dentro del proyecto se ha traducido ya en veinte artículos científicos publicados, habiendo otros siete actualmente que se han enviado para su publicación. Los resultados se han presentado asimismo en más de treinta conferencias y talleres científicos. Uno de los muchos problemas estudiados fueron los efectos de los cepillos trabados en la estructura y las propiedades de fluidos mono y multicomponente confinados. Esos sistemas de cadenas injertadas se utilizan ampliamente en la modificación de superficies para impartir propiedades de biocompatibilidad, respuesta al entorno y antiincrustantes. Los científicos estudiaron también sistemas de partículas coloidales en un entorno de cristal líquido. Esa clase de materia blanda que ahora se conoce como cristales líquidos coloidales se encuentra ahora por doquier, pues se utiliza en materiales estructurales, dispositivos técnicos y productos domésticos así como en muchas aplicaciones industriales. Por último, el equipo abordó el interesante fenómeno asociado con las partículas de Jano que, como su propio nombre indica, tienen dos caras. En este caso, las nanopartículas esféricas tienen un hemisferio hidrofóbico y otro hidrofílico. Gracias a esa propiedad, las partículas de Jano pueden autoensamblarse en diversas estructuras, desde micelas de tamaño molecular a membranas mesoscópicas, espumas y fases escamosas. El trabajo realizado condujo a nuevas versiones del que quizá sea el método de modelización mecanocuántico más importante utilizado en los últimos treinta años: la teoría del funcional de la densidad. Los investigadores desarrollaron también nuevos modelos para el método de simulación estocástica de la dinámica disipativa de partículas habitualmente utilizado para simular sistemas de partículas. Los métodos desarrollados se aplicaron con éxito al estudio de sistemas fluidos/trabados y coloides/cristales líquidos. El desarrollo de nuevos materiales para nuevos dispositivos debe basarse en su conocimiento a fin de poder adaptar sus propiedades a las funciones que se buscan. El trabajo realizado en el proyecto STCSCMBS ha aportado modelos innovadores para estudiar algunos de los materiales avanzados más importantes en los últimos años.
