Modelando microgeles para el diseño de materiales inteligentes

9 Abril 2025 - Aula Magna - 14:30hs Estudiantes

Los microgeles pueden modificar su tamaño en respuesta a los cambios en su entorno, lo que permite un control preciso de las características de estas partículas. Esta notable adaptabilidad permite ajustar con precisión sus propiedades, lo que conduce al desarrollo de materiales con atributos únicos y aplicaciones novedosas en ámbitos como la filtración, la desalinización y la administración de fármacos. A pesar de los diversos modelos que intentan explicar el hinchamiento de los microgeles y sus efectos sobre las propiedades de las suspensiones correspondientes, sigue siendo un reto disponer de una teoría exhaustiva que vincule los comportamientos microscópicos con las propiedades de la suspensión. En esta charla hablaremos sobre el estudio teórico los efectos del hinchamiento de microgeles iónicos débilmente reticulados sobre las propiedades de la suspensión. Combinando la teoría de Poisson-Boltzmann para las interacciones electrostáticas con la teoría de Flory para modelar los grados de libertad de los polímeros, presentamos un modelo teórico para el cambio de tamaño de microgeles sensibles a estímulos en función de concentraciones, carga y pH. Nuestros cálculos de tipo campo medio se corroboran con simulaciones para evaluar su precisión y alcance. Además, analizamos la influencia de diferentes arquitecturas de microgel en el tamaño de equilibrio. Con la ayuda de la teoría del funcional de la densidad, derivamos expresiones para las interacciones efectivas entre microgeles para diferentes arquitecturas. Utilizamos los potenciales efectivos de campo medio resultantes para analizar el impacto de la variación de tamaño en las propiedades termodinámicas y estructurales, así como en el comportamiento de fase. Nuestros resultados también se comparan con resultados experimentales. Este trabajo proporciona una descripción teórica de primeros principios que permite una caracterización precisa de las suspensiones de microgeles, útil para una síntesis óptima y una interpretación fiable de resultados experimentales.