Responsable: Álvaro Domínguez Álvarez / José Manuel Romero Enrique
Tipo de Proyecto/Ayuda: Plan Estatal 2021-2023 - Proyectos Investigación No Orientada
Referencia: PID2021-126348NB-I00
Fecha de Inicio: 01-09-2022
Fecha de Finalización: 31-08-2025

Empresa/Organismo financiador/es:

• Ministerio de Ciencia e Innovación

Equipo:

• Equipo de Investigación:
  • José Javier Brey Abalo
  • María Isabel García de Soria Lucena
  • Pablo Maynar Blanco
  • Luis Felipe Rull Fernández
• Equipo de Trabajo:
  • Johannes Bleibel
  • Anaïs Eva Fernández Pech
  • Manuel Mayo León
  • Martin Oettel
  • Owen Parry Andrew
  • Mihail Nicolae Popescu
  • Álvaro Rodríguez Rivas
  • Christian Rohwer
  • Óscar Alan Rojas Gómez
  • Alessio Squarcini
  • Emmanuel Trizac
  • Kondrat Svyatoslav (alta: 01/06/2024)

Resumen del proyecto:

El principal objetivo del proyecto de investigación es el progreso en la comprensión del comportamiento macroscópico de fluidos bajo confinamiento extremo. "Confinamiento extremo" se refiere aquí a aquellas configuraciones geométricas en que las fuerzas externas que acotan el sistema o bien no se pueden tratar como perturbaciones débiles, o bien no provocan sobre el sistema solo un efecto espacialmente localizado. La hipótesis que subyace a este proyecto es que el confinamiento extremo provocará alteraciones cualitativas en las propiedades del fluido, y que este efecto será más notable cuando el comportamiento del fluido es complejo o cuando se mantiene fuera del equilibrio.

Para explorar esta afirmación vamos a abordar las siguientes tres preguntas mediante el correspondiente estudio de un modelo apropiado de sistema físico:

1) ¿Cómo se ven afectadas las fluctuaciones estadísticas en equilibrio debibo a un confinamiento fuerte?

Estudiaremos cómo se ve alterado el espectro de fluctuaciones en la configuración de una capa fina de mojado confinada entre un sustrato sólido y la fase de vapor, y obtendremos específicamente la contribución de tipo Casimir (inducida por las fluctuaciones) a la interacción efectiva capa-sustrato. A continuación abordaremos el caso fenomenológicamente más rico de una fase nemática y cómo el confinamiento estricto conduce a la frustración del orden orientacional.

2) ¿Existe una descripción de tipo hidrodinámico para la dinámica de un fluido fuertemente confinado? Y en caso afirmativo, ¿cómo es?

Partiendo de la ecuación cinética de Boltzmann obtendremos la forma de la descripción hidrodinámica efectiva bidimensional para una monocapa de fluido de esferas duras (elásticas o inelásticas), cuando estas se encuentran confinadas entre dos placas plano-paralelas separadas menos de dos diámetros. Luego estudiaremos el caso más general de un potencial externo arbitrario que induce un confinamiento extremo porque varía sobre escalas de longitud microscópicas.

3) ¿Cuál es la relevancia de las interacciones hidrodinámicas en un fluido coloidal fuertemente confinado?

A partir de la ecuación de Smoluchowski clarificaremos el papel que juega el carácter de largo alcance de las interacciones hidrodinámicas en un coloide cuando las partículas (pero no el fluido ambiente que media estas interacciones) está confinado a una monocapa. Presentaremos y exploraremos la hipótesis de que estas interacciones provocan entonces una dinámica de tipo cascada en el régimen no lineal, similar a la turbulencia.