Projectes de recerca competitius finançats per entitats externes
Avances en el modelado termodinámico y simulación predictiva de sistemas mesoscópicos fuera de equilibrio
Acrònim
ATMOS
Títol projecte
Avances en el modelado termodinámico y simulación predictiva de sistemas mesoscópicos fuera de equilibrio
Referència externa
PID2024-158902NB-I00
Descripció/abstract
Este proyecto promueve el desarrollo del marco de Dinámica de Partículas Disipativa Generalizada (GenDPDE), un método de simulación de vanguardia para estudiar sistemas mesoscópicos con conservación de energía. GenDPDE combina dinámica Lagrangiana y consistencia termodinámica para permitir un modelado preciso de interfaces móviles, transiciones de fase, reacciones químicas y procesos fuera de equilibrio, cerrando la brecha entre la dinámica molecular y los enfoques continuos. Nuestro objetivo es abordar dos frentes críticos. En primer lugar, investigamos las implicaciones teóricas de la termodinámica de partículas locales, centrándonos en la no equivalencia de los estimadores de temperatura y presión en la hidrodinámica fluctuante. Este análisis implicará simulaciones de gradientes térmicos, análisis espectral de fluctuaciones y reproducción teórica de fuerzas inducidas por fluctuaciones, como interacciones de tipo Casimir, para resolver desafíos de larga data en termodinámica fuera de equilibrio. En segundo lugar, demostramos el poder predictivo de GenDPDE mediante el análisis de sistemas donde la dinámica colectiva surge de potenciales de fuerza media y fluctuaciones térmicas. Un enfoque clave es la parametrización de propiedades termodinámicas y dinámicas, aprovechando técnicas bayesianas como Maximum Caliber y conjuntos de datos experimentales. Con estos, simularemos coloides y micelas en gradientes de temperatura, explorando fuerzas termoforéticas y los efectos de propiedades interfaciales modificadas, abordando hipótesis como la propuesta de Brenner sobre mecanismos de difusión térmica. Estos conocimientos podrían dilucidar anomalías experimentales en termoforesis y guiar el diseño de aplicaciones nanotecnológicas. Además, aplicamos GenDPDE para modelar sistemas micelares, investigando comportamientos transitorios como la dinámica de relajación logarítmica y las respuestas termoforéticas bajo gradientes. Al capturar la interacción de los efectos de muchos cuerpos y la hidrodinámica, nuestro trabajo avanza en la comprensión de la materia blanda en condiciones de no equilibrio. Este proyecto combina una investigación teórica rigurosa con simulaciones prácticas para ampliar los límites del modelado mesoscópico, ofreciendo herramientas transformadoras para la ciencia de los materiales, la biofísica y la ingeniería química.
Entitat finançadora
MINISTERIO DE CIENCIA, INNOVACION Y UNIVERSIDADES
Import concedit
68.750,00 €
Logos
Convocatòria
Ayudas a «Proyectos de Generación de Conocimiento» y a actuaciones para la formación de personal investigador predoctoral asociadas a dichos proyectos, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2024-2027. Año 2024
Data inici
01-09-2025
Data fi
31-08-2029
Departament/IP
Enginyeria Química/BONET AVALOS, JOSÉ; MACKIE WALKER, ALLAN DONALD
