Reunión Anual de la Red Temática de la Materia Condensada Blanda 2015

Resúmenes Plenarias

Modelo analítico para flujo de sangre en redes arteriales. Eugenia Corvera Poiré

Facultad de Química, UNAM

Proponemos un modelo unidimensional para estudiar flujo de sangre en redes arteriales de conectividad arbitraria, con paredes elásticas, para el cual encontramos una solución analítica en dominio de Fourier. Nuestros resultados analíticos capturan los rasgos esenciales de las ondas de presión en humanos y permiten entender las contribuciones que los distintos parámetros (elásticos, reológicos y de condiciones de frontera) tienen en la onda de presión. Aplicamos el modelo a múltiples problemas:

Análisis de las distintas contribuciones físicas a la forma de la onda de presión en arterias.

Relación entre estructura vascular y flujo sanguíneo en presencia de obstrucciones, supresión de vasos y puentes que crean redundancia.

Estudio de la redundancia intrínseca y la explicación de por qué la evolución la ha seleccionado sobre otras estructuras que implican el mismo costo energético.

Las posibles aplicaciones de los resultados de este proyecto son importantes ya que no se sabe a ciencia cierta qué efecto producen en el flujo sanguíneo las alteraciones anatómicas que por enfermedad, cirugía, terapia o accidente, lleguen a existir en la vasculatura. Predicción de la adsorción de hidrógeno en carbón activado mediante teoría

funcional de la densidad semiclásica Susana Figueroa Gerstenmaier,1,* Karina Ivette Sánchez­Barroso1, José Rubén

Pérez­Mendoza1, Vanessa Fierro2, y, Alejandro Gil­Villegas1

1 División de Ciencias e Ingenierías, Universidad de Guanajuato, Campus León, México.

2 Centre National de la Recherche Scientifique, Institut Jean Lamour, Epinal, France *sfigueroa@fisica.ugto.mx

El hidrógeno ha cobrado importancia debido a su uso potencial como una de las fuentes de energía alternativa. Para poder ser usado en aplicaciones automotoras es indispensable poder almacenarlo de manera eficiente, segura y barata. Entre las posibles opciones para resolver este problema, se encuentra la adsorción del gas en materiales porosos con una área superficial. El carbón activado funciona muy bien para tal objetivo, siendo además, un material abundante, accesible y que puede ser obtenido y preparado de diversas fuentes de origen vegetal, incluidos materiales de deshecho, como cáscaras de cocos, huesos de aceitunas después del prensado para obtener el aceite de oliva, etc. Cuando se preparan estos materiales porosos, dada su naturaleza amorfa y variada, es importante contar con una metodología reproducible para poder caracterizar dichos sustratos, y aún, mucho mejor, poder predecir qué tan eficaces serán para almacenar hidrógeno. Por otro lado, la teoría funcional de la densidad (DFT) ha demostrado ser una excelente herramienta para modelar fluidos en sistemas confinados. Para ello es necesario utilizar modelos adecuados para representar, tanto el fluido como el sólido absorbente, en combinación con información experimental. Con esto se puede, a partir de isotermas de adsorción experimental de nitrógeno a 77.4 K, y un modelo conocido como de “poros independientes”, obtener la distribución de tamaños de poros del material, y su área superficial. A partir de esta información y usando otra vez la DFT, podemos predecir la adsorción que presentará el mismo material pero esta vez para hidrógeno. Este gas, al ser un fluido cuántico, se modela de una forma más conveniente, agregando un término de corrección cuántica al potencial de interacción fluido­fluido clásico. En este trabajo, mostramos cómo adicionando esta corrección cuántica, somos capaces de mejorar substancialmente el modelo clásico tradicionalmente usado para el hidrógeno en este campo. Con ello, la predicción de las isotermas de hidrógeno en carbón activado tiene una mejor concordancia con los datos experimentales. La DFT que utilizamos está basada en la conocida como “Fundamental Measure DFT” que describe las propiedades termodinámicas y estructurales de los fluidos inhomogéneos, utilizando una aproximación de campo medio para la parte atractiva del tipo Lennard­Jones y usando un potencial de esferas duras como referencia. La corrección cuántica es introducida vía un potencial efectivo de primer orden de Wigner, con lo cual se ven modificados los parámetros del potencial Lennard­Jones (sigma y épsilon), la magnitud del diámetro de esfera dura, y la parte atractiva del potencial Lennard­Jones usada. La geometría considerada para este ejercicio es la de poros planos, por ser la más adecuada para representar al carbón activado. Se partió de información experimental de la adsorción de nitrógeno a 77.4 K en carbono activado, junto con la descripción clásica de la adsorción, obteniendo una

distribución de tamaños de poro (PSD). Por otro lado, se calcularon isotermas de adsorción de hidrógeno considerando el efecto cuántico. Finalmente, pensando las isotermas individuales de hidrógeno con esta PSD se estimó la adsorción de este gas, y se comparó con la adsorción medida experimentalmente en el mismo material.

Simulaciones de grano grueso de sistema de materia condensada suave: desde macroiones en solución hasta interfaces líquidas en campos eléctricos

Ivan Guerrero IF­UASLP

Los sistemas de materia condensada suave son relevantes por la gran cantidad de lugares donde podemos encontrarlos (medicinas, pinturas, sistemas biológicos, etc.), así como por los diversos usos que se les ha dado en aplicaciones tecnológicas en años recientes. A pesar del enorme avance que se ha dado en relación al cómputo científico en los últimos años, actualmente es muy difícil e incluso imposible realizar simulaciones en donde se incluyan todos los detalles moleculares de estos sistemas en condiciones experimentales. Esto se debe principalmente al enorme número de partículas de solvente que serían requeridas. En esta plática me gustaría presentarles algunos resultados de simulación y teoría de sistemas coloidales cargados en una descripción de grano grueso que va más allá de teorías clásicas de campo medio y que, al mismo tiempo, incluye propiedades físicas como lo son las correlaciones iónicas, los efectos de volumen excluido iónico, efectos de polarización o carga imagen y energía de solvatación. Los sistemas estudiados comprenden sistemas modelo de macroiones en solución, así como interfaces líquidas en el bulto y en presencia de un campo eléctrico aplicado.

Anestesia:¿entalpía o entropía? Dr. Jesús Carlos Ruíz Suárez

Cinvestav­Monterrey

La luz como campo externo en la materia condensada blanda Erick Sarmiento Gómez Instituto de Física, UASLP

Dentro de la gran variedad de aplicaciones de láser en ciencia, una de las más usadas en la actualidad es la técnica de pinzas ópticas, en las que una pequeña

partícula coloidal atrapada en un haz fuertemente enfocado puede servir para medir fuerzas del orden de los piconewtons. La generalización de las pinzas ópticas llegó recientemente con el advenimiento de tecnologías para manipulación de luz, logrando la llamada revolución en manipulación óptica. Sin embargo, poco se ha explorado el uso de luz como campo externo, en el cual una distribución inhomogénea de intensidad produce un potencial externo que interactúa con partículas dieléctricas o conductoras. Dicho campo externo tiene la ventaja de que puede ser ajustado en su distribución espacial fácilmente, y además puede ser modificado temporalmente. En este trabajo daré una breve introducción a las pinzas ópticas, y mostraré algunos avances del uso de luz como campo externo que hemos realizado en el laboratorio de fluidos complejos del IFUASLP. En particular presentaré un método para calcular el panorama energético tanto de partículas esféricas como de dímeros coloidales en presencia de campos externos periódicos, comparando los resultados obtenidos con estudios experimentales. Adicionalmente analizaremos el acoplamiento entre la anisotropía de forma en coloides y un campo periódico, procesos estocásticos de saltos de barreras de potencial óptico, también conocido como el problema de Kramers, y generación de defectos en un cristal coloidal confinado por luz láser.

Estudio de sistemas de micelas elongadas gigantes: De sus propiedades mecánicas, reo­ópticas y microestructurales.

Brisa L. Arenas Gomez División de Ciencias e Ingenierías, UG.

Estas micelas se componen de moléculas anfifílicas las cuales arriba de una concentración micelar crítica y bajo ciertas condiciones (temperatura, tipo de solvente, etc.) se autoensamblan en este tipo de estructura tubulares. Se estudian diferentes sistemas de micelas tubulares gigantes en el régimen semidiluido para tratar de conocer sus propiedades mecánicas y relacionarlas con las características propias de su microestructura. Una de las características principales de este tipo de sistemas micelares es que sus propiedades mecánicas en general pueden ser descritas por el Modelo de Maxwell, pero ¿cómo conocer las propiedades del sistema cuando el sistema no sigue un comportamiento Maxwelliano?. Utilizaremos técnicas de reología y microreología para medir sus propiedades mecánicas. En sus respectivas curvas de flujo, que se obtienen con un reómetro mecánico convencional, se presenta una región tipo meseta donde es posible observar el fenómeno de aparición de bandas por aplicación de un esfuerzo. Este es un fenómeno de no­equilibrio en el cual regiones con diferente fluidez coexisten durante la aplicación de esfuerzo, y desaparece una vez que el esfuerzo cesa. Experimentos reo­ópticos se usan para poder observar las bandas y/o de obtener

información en tiempo real de los cambios microestructurales que ocurren durante la aparición de bandas.

Estructura de esferocilindros confinados, mediante simulación Perla X. Viveros Méndez

Unidad Académica de Física, UAZ

Los sistemas de esferocilindros duros (HSC) son un buen modelo para describir sistemas de partículas anisotrópicas como son las bacterias. El tipo de estructura que forman este tipo de sistemas ya ha sido bien estudiado en bulto, este tipo de sistemas forman fases de cristal líquido, las cuales varían con el tamaño del esferocilindro (razón de aspecto) y la fracción de empaquetamiento. También los esferocilindros duros cargados (CHSC) forman estas fases. Sin embargo, al aplicar un campo externo estas fases de cristal líquido se ven frustradas en combinación con la interacción de una pared dura. En esta plática hablaré de las fases que presentan los CHSC en presencia del campo gravitacional. También mostraré resultados de la fases de HSC, confinados en una cavidad cilíndrica. Poliuretanos como sustitutos de tejido óseo. Efecto de la incorporación de

compuestos osteoconductivos y osteogénicos Lerma H. Chan­Chan1,2, Maricela Ramírez­Saldaña1,2, Amir D. Maldonado­Arce2,

Taylor E. Kavanaugh3, Amy Y. Clark3, Andrés J. García3, Rossana F. Vargas­Coronado4, José M. Cervantes­Uc4, Fernando Hernández­Sánchez4, Juan V.

Cauich­Rodríguez4. 1CONACYT ­ 2Departamento de Física, Universidad de Sonora, Hermosillo, Sonora,

México 3Georgia Institute of Technology and Emory University, Atlanta, Georgia, USA. 4Centro de Investigación Científica de Yucatán A.C. Mérida, Yucatán, México.

El estudio de interrelaciones entre célula y material (sustrato o andamio), es de vital importancia para el avance del conocimiento en materia de la ingeniería de tejidos. Es bien conocido que la adhesión, supervivencia, proliferación y diferenciación celular, depende fuertemente del microambiente físico y químico donde crecen las células (y eventualmente tejidos): el llamado nicho celular. Los poliuretanos segmentados biodegradables presentan una clase prometedora de polímeros para la reconstrucción de tejido óseo, debido a su degradación controlada, amplio rango de propiedades mecánicas y bio­tolerancia aceptable. Sin embargo, estos polímeros presentan una capacidad limitada para producir regeneración ósea. Una estrategia para mejorar propiedades mecánicas y biológicas de los poliuretanos consiste en la incorporación de componentes biológicamente activos que promuevan proliferación

de osteoblastos y síntesis de colágeno. Algunos compuestos de tipo cerámico han sido estudiados como rellenos bioactivos, tales como hidroxiapatita (HA), fosfato tricálcico beta (β­TCP) y biovidrios por sus características osteoconductivas. Mientras que otros compuestos como la L­glutamina, el ácido ascórbico, el beta­glicerol fosfato y la dexametasona, son reconocidos como compuestos osteogénicos por lo que se encuentran comúnmente en los medios de cultivo, pero que han sido poco o nada estudiados como extensores de cadena en la síntesis de nuevos poliuretanos. Por lo tanto, nuestro grupo de trabajo ha sintetizado y estudiado el comportamiento fisicoquímico, mecánico y biológico de Poliuretanos conteniendo algunos de estos compuestos osteoconductivos y osteogénicos. Transiciones estructurales de fase en sistemas confinados, inducidas por

vibraciones horizontales Osvaldo Carvente Muñoz Facultad de Ingeniería, UADY

Estudios previos sobre cristalización granular han demostrado que para obtener una estructura fcc (face­centered­cubic) auto­organizada se requiere de tres ingredientes: un agente cohesivo entre los constituyentes (entalpía), conmensurabilidad, y un proceso de recocido granular vibracional aplicado al recipiente que contiene al ensamble granular. El recocido granular consiste en ir aumentando la frecuencia de vibración mientras la amplitud de las vibraciones verticales va disminuyendo sistemáticamente. En este trabajo demostramos, experimentalmente, que es posible obtener estructuras granulares fcc en sistemas confinados, sometidos a un recocido vibracional horizontal pero donde los constituyentes no presentan fuerzas de cohesión (esferas “secas”). Además, variando las condiciones del recocido podemos inducir transiciones reversibles de fase fcc­bct (body­centered­tetragonal), bct­fcc, lo que sugiere que las transiciones son de primer orden. Por medio de imágenes de alta resolución temporal estudiamos el mecanismo de nucleación y posterior crecimiento de las estructuras cristalinas resultantes.

La Naturaleza del Universo Mesoscópico Ramón Castañeda Priego

División de Ciencias e Ingenierías, UG.

El “Universo Mesoscópico”, o la técnicamente denominada “Materia Condensada Blanda”, representa un conjunto vasto del conocimiento científico que involucra la colaboración directa de disciplinas tales como la Física, la Química y/o la Biología para el estudio y el entendimiento de los “Materiales Blandos”. Ejemplos de estos

últimos son: las suspensiones coloidales, los polímeros, las membranas biológicas, las cadenas de ADN, el petróleo, entre otros. A esta clase de materiales se les denomina blandos debido a que son mucho más sensibles que los materiales moleculares cuando se les somete a la acción de perturbaciones externas (campos electromagnéticos, campos de velocidad, campos de presión, etcétera). Por su gran impacto científico y tecnológico, los materiales blandos han sido sujeto de investigación básica y aplicada durante las últimas tres décadas. Una de las características más interesantes de estos materiales es su capacidad de auto­ensamblarse. Es decir, bajo ciertas condiciones termodinámicas, estos materiales se auto­organizan para formar una gran variedad de estructuras con las más variadas propiedades mecánicas, ópticas y eléctricas. Los mecanismos que dan origen a estos procesos de auto­organización serán el objetivo central de esta plática.

Capillary Interaction in Monolayers of Trapped Colloidal Particles at the Air/Water Interface

Anna Kozina,1* Salvador Ramos,2 Pedro Diaz­Leyva,3 and Rolando Castillo2

1Instituto de Química. Universidad Nacional Autónoma de México. 2Instituto de Física. Universidad Nacional Autónoma de México.

3Departamento de Física. Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa.

The thermodynamic consequences of quadrupolar capillary interaction between colloidal particles on macroscopic length scales have been explored. At low densities, square order prevails, while it competes with the hexagonal order that dominates at high densities, although it ends up frustrated. Colloid chemical modification enhances the capillary interaction and order frustration. Deconvolution of Ornstein­Zernike equation using the experimental radial distribution functions shows the existence of a micrometer range effective interaction with two wells. Sterilization by cooling in isochoric conditions: the case of Escherichia coli. S. Salinas­Almaguer, A. Angulo­Sherman, FJ Sierra­Valdez and H. Mercado­Uribe

CINVESTAV­Monterrey hmercado@cinvestav.mx

High hydrostatic pressure (HHP) affects the structure, metabolism and survival of micro­organisms in­ cluding bacteria. For this reason HHP is a promising treatment in the food industry. The aim of this work is to evaluate the effect of high pressure, under isochoric cooling conditions, on Escherichia coli, where such high pressure develops due to the fact water cannot expand. We combine survival curves obtained

by spectrophotometry and images of atomic force microscopy in this study. Our results show that cooling at ­20 and ­30 C leads to a partial destruction of a Escherichia coli population. However, cooling at ­15 C causes a total extermination of bacteria. This intriguing result is explained by the phase diagram of water. In the first case, the simultaneous formation of ice III and ice Ih crystals provides a safe environment for bacteria. In the second case (­15 C) Escherichia coli remains in a metastable and amorphous free­of­crystals liquid subjected to high pressure. Our work is the first experimental study carried out to inactivate Escherichia coli under isochoric cooling conditions. Unlike HHP, which is based on the application of an external load to augment the pressure, this technique only requires cooling. The method could be used for annihilation of other Escherichia coli strains and perhaps other micro­organisms.

Medición de fuerzas de vaciado en simulaciones Gabriel G. Pérez Ángel

CINVESTAV del IPN. Unidad Mérida

Se muestra un método para construir las fuerzas de vaciado en un medio bidisperso con gran asimetría de tamaños, partiendo directamente de las fuerzas totales evaluadas durante su simulación vía dinámica molecular. Las fuerzas de vaciado obtenidas incluyen fuerzas desnudas entre partículas grandes, y convergen a estas en el caso en el límite de alta dilución de partículas pequeñas. Se muestra que en el caso de alta concentración de la especie grande hay una marcada diferencia entre las fuerzas de vaciado evaluadas con este método y la fuerza media; pero esta diferencia desaparece a medida que se diluye la especie grande. Se presentan también funciones de correlación medidas en simulaciones de dinámica molecular para un medio monodisperso y usando las fuerzas de vaciado obtenidas, y se encuentra una excelente concordancia con las funciones de correlación encontradas en el sistema bidisperso original.

Línea estratégica de Investigación de la Red de Materia Blanda

Adrián Huerta Facultad de Física, UV.

El proyecto de investigación "Sistemas Confinados" que enviamos al grupo promotor fue incluido en el programa general de trabajo 2015­16 de la red de materia blanda como una linea estratégica. En esta platica presentaré los trabajos que hemos realizado con los estudiantes de la Facultad de Física de la Universidad Veracruzana en esta dirección. Así como también nuestras colaboraciones con

diferentes miembros de la red como con diferentes instituciones nacionales e internacionales, lo anterior también con miras a dar los primeros pasos hacia la internacionalización de la red.

Self­cleaning coatings of polymeric nanocomposites based on funcionalized SiO2 NPs

M. Sánchez­Domíngueza, F.G. Flores­Bandaa, A. Hernández Lepea, J. Alvarez­Quintanaa, S.A. Pérez­Garcíaa, L. Licea­Jiméneza

aCentro de Investigación en Materiales Avanzados, S. C. (CIMAV), Unidad Monterrey; GENES­Group of Embedded Nanomaterials for Energy Scavenging,

Alianza Norte 202, PIIT, 66600 Apodaca, Nuevo Leon, Mexico margarita.sanchez@cimav.edu.mx

Self­cleaning coatings may become useful and even essential components of technologically important devices such as solar cells. In this contribution, polymeric nanocomposites based on functionalized SiO2 NPs and polymers such as poly(acrylic acid) or polyurethane were formulated. The role of the functionalized nanoparticles is to provide both a texture with enough rugosity and an appropriate surface chemistry; the polymer provides the mechanical properties which are even enhanced by its combination with the SiO2 NPs in the final nanocomposite. SiO2 NPs of about 100 nm were prepared by sol­gel; for functionalization and preparation of the films, two strategies were followed. The first approach consisted on in­situ reactions right after sol­gel synthesis by a one­pot method. The dispersion of functionalized NPs was then mixed with the polymer to form the films by spin­coating. This was called the in­situ approach. The second strategy consisted in the preparation of a film of bare SiO2 NPs by spin­coating, followed by exposure to vapors of the functionalizing agent (e.g. perfluorooctyl(trietoxy)silane (PFOS) or isobutyl(trimethoxy)silane), and finally the formation of a polymeric film onto the functionalized NPs. This second method was called the multilayer approach. Contact angle measurements versus water indicated that the best result was obtained with the latter multilayer method.

Formación de cúmulos de burbujas en fluidos no­Newtonianos Juan Rodrigo Vélez Cordero Instituto de Física, (UASLP)

Las columnas de burbujeo se utilizan en una gran variedad de operaciones unitarias donde se precise de un intercambio gas­líquido. Debido a que muchos líquidos de interés exhiben un comportamiento reológico de tipo viscoelástico, resulta

interesante entender el comportamiento de estos cuerpos deformables, las burbujas, durante su ascenso en este tipo de fluidos. Empleando soluciones poliméricas modelo y visualización por cámara rápida, se estudió la agregación de burbujas en fluidos con viscosidad adelgazante, así como también en fluidos tipo Boger (elásticos con comportamiento adelgazante despreciable). La agregación en fluidos adelgazantes se explica en términos de corredores de baja viscosidad, mientras que en fluidos elásticos el concepto es clave es la acumulación de esfuerzos normales, de naturaleza compresiva, sobre las burbujas. Se propone que las condiciones interfaciales también juegan un papel relevante en la agregación de burbujas en estos fluidos complejos. Estudio de las propiedades morfológicas y elásticas de células cancerígenas

de colon HT29 por microscopía de fuerza atómica. Marco Antonio Mendoza Villa1, Priscila Mendoza Flores2, Mariana Saldaña

Falcón2, María Porfiria Barrón González2, Jorge Luis Menchaca1 1 Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas (CICFIM), Facultad de Ciencias Físico­matemáticas,2 Facultad de Ciencias

Biológicas, Universidad Autónoma de Nuevo León.

El citoesqueleto de una célula está involucrado en diversos procesos del desarrollo de la vida de esta (mitosis, migración, etc.). La composición molecular de esta estructura, así como el ambiente químico y mecánico que lo rodea determina la respuesta mecánica de la célula. Cualquier alteración en el ambiente de la célula, (por ejemplo, la interacción con organismos o factores desconocidos, el desarrollo de enfermedades) puede de manera significativa cambiar las propiedades mecánicas de la célula. De esta manera, estudiar los cambios mecánicos de una célula nos provee de información sobre el cambio en el comportamiento celular. Por lo cual es importante estudiar el comportamiento mecánico de células cancerígenas, para que de esta manera podamos evaluar los tratamientos inhibitorios del crecimiento celular. Una herramienta para medir propiedades mecánicas de organismo celulares que se ha desarrollado en las últimas dos décadas es la técnica de microscopía de fuerza atómica. Por lo cual en este trabajo se observaron in vitro células HT29 (cáncer de colon), por microscopía de fuerza atómica (AFM). Usando el modo de semicontacto del AFM se obtuvieron las propiedades morfológicas de la célula y mediante el modo de contacto a través de las curvas fuerza distancia se midieron las propiedades elásticas de la membrana celular. Además, mediante el uso de una micro­esfera de vidrio de 30­50μm de diámetro adherida al cantiléver (conocida como prueba coloidal) se midieron las propiedades elásticas de la célula. Adicionalmente, se midieron los cambios en la elasticidad de la membrana celular

en función de distintos factores extracelulares de probióticos que inhiben el crecimiento de las células. En este trabajo se observó un cambio en las propiedades elásticas de la membrana celular al agregar factores extracelulares de probióticos. Finalmente, en este trabajo se muestra evidencia de la utilidad de esta técnica para estudiar mecanismos de acción de alguna droga sobre un organismo celular.

Vitrificación y arresto dinámico en materia condensada blanda. Luis Fernando Elizondo Aguilera

División de Ciencias e Ingenierías, UG.

En esta charla describiré breve y cualitativamente algunos de los fenómenos de arresto dinámico y vitrificación que pueden observarse en sistemas coloidales modelo. Particularmente pondré énfasis en la aplicación sistemática de un enfoque teórico capaz de describir ­"de primeros principios"­ dichos fenómenos. Mostraré cómo la llamada "Teoría autoconsistente de la ecuación generalizada de Langevin" (o SCGLE por sus siglas en inglés), puede ser empleada para describir y caracterizar una interesante y compleja diversidad de transiciones de fase "vítreas" en varios sistemas de partículas interactuantes. Mostraré además, algunas comparaciones entre resultados experimentales y/o de simulación computacional contra las predicciones teóricas del formalismo SCGLE. Las perspectivas, limitaciones y prometedoras aplicaciones de la teoría­ serán descritas y discutidas al final.

Propiedades Estáticas de líquidos iónicos. Pedro Ezequiel Ramírez González

Instituto de Física, UASLP.

Los líquidos iónicos son aquellos que están formados por partículas cargadas eléctricamente. Los ejemplos clásicos de este tipo de sistemas son las sales fundidas, los electrolitos y los metales líquidos . Recientemente, una clase diferente de líquidos iónicos, formados por iones orgánicos, han atraído la atención de la comunidad científica debido a la gran diversidad de combinaciones posibles y a la posibilidad de controlar sus fases mediante cambios en la estructura molecular. Una de las propiedades más trascendentes es que, dada la complejidad de los iones, su punto de fusión se encuentra por debajo de los 100 °C. Por esta razón se les suele llamar sales fundidas a temperatura ambiente o simplemente líquidos iónicos. A pesar de que la investigación sobre estos novedosos solventes ha sido intensa en la última década, aún existen preguntas fundamentales que no ha sido respondidas satisfactoriamente. Ejemplos de cuestiones abiertas son: ¿por qué son líquidos a

temperatura ambiente?. ¿cómo es el diagrama de fases de estos sistemas?. ¿qué los distingue de las sales fundidas inorgánicas?, ¿por qué son tan viscosos?. Uno de las características más fundamentales de los líquidos iónicos es que son excelentes formadores de vidrios. Sin embargo, son muy escasos los estudios sobre la transición vítrea de este tipo de sistemas. En este trabajo se describen las predicciones teóricas del comportamiento de estos líquidos iónicos cerca de la transición vítrea. Las predicciones se contrastan con resultados de simulación de dinámica molecular.

C2 Ciencia y Cultura: Una experiencia de éxito en la divulgación de la ciencia

en México Dr. Jesús Carlos Ruíz Suárez

Cinvestav­Monterrey

Resúmenes Pósteres

Simulación computacional de fluidos asociativos para la obtención de las

propiedades termodinámicas del biodiesel Job Israel Lino Pérez y Alejandro Gil­Villegas

División de Ciencias e Ingenierías, Universidad de Guanajuato jlino_x@yahoo.com.mx, gil@fisica.ugto.mx

En este trabajo presentamos resultados preliminares de simulación computacional de Monte Carlo para el estudio de propiedades de biocombustibles constituidos por esteres derivados de ácidos grasos, basándonos en los modelos de biodisel presentados en un estudio previo para predecir propiedades termodinámicas de biodiesel. El modelo utilizado en este trabajo consiste en representar a las moléculas con segmentos esféricos enlazados tangencialmente que interaccionan con fuerzas de van der Waals, descritos mediante un potencial de pozo cuadrado, y con presencia de sitios asociativos, también de tipo pozo cuadrado. Se presentan

resultados para describir tanto sistemas simples formados por dímeros, trímeros y cadenas de cuatro esferas, reproduciendo información reportada previamente, así como de fluidos con sitios de asociación, usando los ensambles canónico (NVT) e isotérmico­isobárico (NPT). El presente trabajo servirá para entender mejor los procesos físicos donde intervienen distintos tipos de mezclas de biodiesel y en diferentes condiciones física, sobre todo a altas temperaturas y a altas densidades en donde los experimentos son difíciles de llevar a cabo. Efecto de un Campo Magnético Débil Sobre el Crecimiento de Cristales de

Proteína Rayana R. Ruiz­Arellano*; Osvaldo Gómez­Secundino*; Enrique Rudiño­Piñera.

*Instituto de Biotecnología, UNAM campus Morelos

En cristalografía de proteínas una alta calidad de los cristales que se obtienen es crítica en la determinación de la estructura por difracción de rayos­X, por esta razón se han implementado técnicas no convencionales para el mejoramiento de la calidad cristalina, como el crecimiento de cristales en capilares y geles o en presencia de un campo eléctrico. En este trabajo se crecieron cristales de proteínas, las cuales poseen iones metálicos, haciendo uso de un equipo diseñado para generar en un campo magnético débil (2­10 Gauss) y usando técnicas convencionales de crecimiento de cristales, con el fin de generar una orientación magnética que mejoró la calidad de los cristales de proteína, y permitirá así la determinación estructural de la misma sin problemas debidos al orden interno del cristal.

Potencial de interacción efectivo en una mezcla de coloides y polímeros

Néstor E. Valadez­Pérez, Marco Laurati, Ronja Capellmann, Ramón Castañeda­Priego y Stefan Egelhaaf.

Resumen: La interacción entre partículas coloidales en suspensión se puede controlar al agregar cierto tipo de sustancias a la suspensión. En particular, moléculas de polímero inducen una atracción entre las partículas coloidales a través del fenómeno conocido como vaciamiento entrópico. Dicha atracción depende de la cantidad y tamaño de los polímeros y es usualmente representada por el potencial de Asakura­ Oosawa. Este potencial modela la interacción, adecuadamente, cuando el número de partículas coloidales es muy pequeño y cuando el tamaño de los polímeros es mucho menor que el de las partículas coloidales. En este trabajo analizamos la estructura de una mezcla de partículas de polimetilmetacrilato y poliestireno y comparamos con la estructura simulada de un sistema de esferas

suaves y atractivas con polidispersidad. Presentamos un mapeo entre el sistema experimental y los parámetros que caracterizan a nuestro modelo, enfocándonos en las condiciones fuera del límite de Asakura Oosawa.

Cavitación inducida por láser pulsado dentro de un fluido viscoelástico Beatriz Morales Cruzado

Facultad de Ingeniería, UASLP.

El fenómeno de cavitación es empleado en diversos campos de investigación, en específico para los procedimientos de litotricia y angioplastia en el área médica, por lo que es importante conocer la dinámica del fenómeno en fluidos biológicos, los cuales se caracterizan por ser no­newtonianos. En este trabajo se presenta un estudio preliminar del fenómeno de cavitación inducida por luz láser dentro de un fluido con propiedades viscoelásticas, de manera particular se midió el tiempo de colapso de la burbuja formada dentro del medio en función de la energía entregada por cada pulso láser. La ecuación de Plesset­Rayleigh permite relacionar el tiempo de colapso con el radio máximo alcanzado por la burbuja mediante algunos parámetros conocidos, entre ellos la viscosidad del medio, la cual fue estimada mediante el uso de una pinza óptica previamente caracterizada. En todos los experimentos, el comportamiento de los fluidos viscoelásticos fue comparado con el comportamiento del agua y se pudo observar una diferencia clara, proveniente de la componente elástica del fluido no­newtoniano.

Adhesion Measurements using atomic force microscopy with a liquid tip María Cristina Garza Lozano Instituto de Física, UNAM.

We developed a technique to measure very low adhesion forces between a solid surface and a liquid droplet. First, we measured the adhesion between a mercury droplet and a silicon grating with /calibrated spikes using atomic force microscopy. The spikes of the grating have a strict 2D order, with the shape of a cone with a small curvature at the tip. In this technique droplet of mercury (~10 μm) was attached to an AFM tipples cantilever, and prior to the measurement, the cantilever constant is determined by the thermal noise method. The measured adhesion force is between 8­110 pN depending on the number of spikes touched by the droplet. In a next step,

measurements were done on boron­doped diamond films with progressively increasing surface roughness. The film with less rugosity (crystalline film) presents a large adhesion that is out of the range of the AFM measurement. When the sample rugosity is very high, there is considerable less adhesion, up to the point to be measured with AFM. In this case, the adhesion force is between 2­20 nN. We suspect that this force is related to the number of peaks touching the mercury droplet during the measurement.

Estructura y potenciales efectivos cerca de la línea de desmezclado para sistemas coloidales de partículas duras

Erik López Sánchez División de Ciencias e Ingenierías, UG.

“Las fuerzas de vaciado conducen a un comportamiento de fase rico y complejo de las mezclas binarias de esferas duras, es por ello que aquí se muestra una curva de transición de desmezclado para una mezcla binaria de esferas duras en concentración finita de las dos especies, se presentan resultados para las fuerzas de vaciado cerca de la curva calculada, poniendo especial énfasis en el papel de las funciones puente en la evaluación de las fuerzas de vaciado entre partículas coloidales grandes. Nuestros resultados para las funciones estructurales, y, por lo tanto, para los potenciales efectivos se obtienen mediante la solución de la ecuación multicomponente de Ornstein­Zernike junto con la relación de cerradura modificada de Verlet.”

Avalanchas y Fractales en Sistemas Granulares" Rodrigo Sánchez García Universidad Veracruzana

Se presentan dos sistemas granulares cuasi­bidimensionales no cristalinos: un sistema polidisperso duro con colapso granular, y un sistema blando en un medio viscoelástico. El primero muestra dinámica análoga a la reportada para ciertas simulaciones de vidrios coloidales, y el segundo muestra cúmulos fractales.

Crystallisation pathway of strongly repulsive charged brownian particles Claudio Contreras Aburto

Departamento de Investigación en Física, Universidad de Sonora The crystallisation process of a system of charged brownian particles in the metastable melt is described with the help of brownian dynamics computer simulations complemented with an analysis of common neighbours. The results reveal a dominant abundance of icosahedral structures in the metastable melt, in agreement with recent static structure measurements. A crystallisation pathway is found that obeys a logistic growth model for the bcc units population, mostly at the expense of the extinction of the icosahedral structures. ¿Existe una fase de coexistencia lo + ld en la mezcla de POPC­COL? : Una

visión a través de simulaciones de dinámica molecular. 1,3Fernando Favela­Rosales, 2Cesar Millán­Pacheco, 2Humberto Saint­Martin,

1Mauricio D. Carbajal­Tinoco, 2Iván Ortega Blake 1Departamento de Física, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, Av. IPN

No. 2508, México, DF, 07360, México. 2Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México, Av

Universidad s/n, Cuernavaca, Morelos, 62251, México. 3Instituto Tecnológico Superior Zacatecas Occidente,

Sombrerete, Zacatecas, México.

Las mezclas de lípidos presentan un amplio comportamiento en términos de fases y hay un efecto de estas fases en la expresión de moléculas biológicas. Por ejemplo, en un trabajo reciente se ha demostrado que existe una fuerte correlación entre la expresión de nystatine y el diagrama de fases que se ha propuesto para existir en una mezcla POPC / colesterol y diferentes temperatura. Sin embargo, existen dudas si esta mezcla realmente presenta un diagrama de fase lo/lo+ld/ld. Con el fin de arrojar luz sobre esto, hemos considerado la simulación de dinámica molecular de este sistema a lo largo del diagrama de fase. En primer lugar queríamos probar si las simulaciones son capaces de reproducir las diferencias en propiedades de la membrana a lo largo del diagrama, incluso las más sutiles. Consideramos simulaciones realizadas con el campo de fuerza Slipids, y analizamos su capacidad de reproducir las diferencias en las tres fases. Encontramos que el campo de fuerza reproduce algunas diferencias entre las fases de la membrana, apoyando la existencia de tal diagrama de fase para esta mezcla.

Obtención de biomateriales a partir del bacteriófago fd modificado químicamente

Oscar Gabriel Herrera Talancón, Danai Montalvan Sorrosa, Jaime Mas Oliva, Rolando Castillo Caballero.

En el campo de la nanotecnología, los virus han comenzado a tener más atención debido a sus características de monodispersión, autoensamblaje y tamaño. Un método común para modificar sus propiedades de superficie es el despliegue en fagos1. Una alternativa a los métodos de ingeniería genética son las reacciones de bioconjugación química, que han dado como resultado la obtención de partículas virales con propiedades interesantes. Los virus modificados pueden utilizarse en el área de cultivo celular, pues los virus, especialmente los de tipo filamentoso pueden servir como templete para la adhesión y organización de células en un ambiente tridimensional. En nuestro grupo de trabajo se ha logrado de manera exitosa la modificación química de las proteínas de superficie del bacteriófago fd para la adición de cisteínas y posterior formación nanocables de oro. En este estudio se ha desarrolló un biorreactor de 16 L para la producción en cultivo en lote del virus fd empleando a la bacteria Escherichia coli como célula hospedera. Una vez purificado, el virus ha sido caracterizado mediante microscopía electrónica de transmisión y microscopía polarizada. Asimismo, se han modificado químicamente las proteínas de la cápside viral utilizando una reacción de bioconjugación mediada por carbodiimidas. En esta reacción se lleva a cabo la formación de un enlace amida entre un grupo carboxilo y una amina primaria, lo que permitió la adición de moléculas pequeñas (etilendiaminia, dietilentriamina y ácido itacónico) a la superficie del virus con el propósito de modificar la carga superficial del bacteriófago. Lo anterior ha sido corroborado con mediciones de potencial Z, electroforesis en gel de poliacrilamida y espectroscopía RAMAN. Estos virus modificados permitirán la formación de hidrogeles que pueden ser aprovechados para el crecimiento de células in vitro.

Determinación de huellas moleculares de aterosclerosis en muestras de suero mediante SERS

Jesús Ortega Cuenca, Danai Montalvan Sorrosa, Jaime Mas Oliva, Rolando Castillo Caballero

Las enfermedades cardiovasculares son una de las principales causas de muerte en Latinoamérica, particularmente la aterosclerosis, un padecimiento en el que se bloquean las arterias debido a la formación de placas compuestas de células, lípidos y sales minerales. Las pruebas tradicionales para la detección de aterosclerosis son

invasivas e implican altos costos, por lo que el desarrollo de nuevos métodos que sean rápidos, confiables y no invasivos resulta de suma importancia. Una técnica novedosa reciente es el uso de espectroscopía Raman exacerbada por superficie (SERS, Surface Enhanced Raman Spectroscopy). La técnica de SERS se ha utilizado exitosamente para la identificación de biomoléculas en sangre relacionadas con enfermedades. En combinación con análisis estadístico de multivariable como el PCA (Principal Component Analysis), es posible interpretar los espectros obtenidos, así como distinguir y agrupar diferencias entre muestras biológicas. El objetivo de nuestro trabajo es encontrar huellas moleculares que nos permitan diferenciar muestras de sueros humanos con aterosclerosis, utilizando SERS. Se sintetizaron nanopartículas de plata2 (nanoprismas (NPs) y nanomarcos (NMs)) y de oro (nanoesferas, NEs). Las nanopartículas fueron caracterizadas mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) y espectrofotometría UV­visible. Las NEs obtenidas tienen diámetros de aproximadamente 40nm, mientras que los NPs y NMs tienen alturas de entre 40 y 70nm. En el caso de los NPs y NMs, se observó que el plasmón de resonancia se encuentra alrededor de los 800nm. Posteriormente se evaluó la capacidad de las nanopartículas para incrementar la señal Raman, para este paso se realizaron mezclas de diferentes analitos (glucosa, hidróxido de calcio y azul de metileno) y cada una de las suspensiones de nanopartículas en una proporción de 1:3. Las mezclas se incubaron a temperatura ambiente durante 24 horas. Finalmente, las mezclas fueron analizadas en un equipo de espectroscopia Raman. Los espectros obtenidos indican que el incremento de la intensidad no depende solo de la forma y tamaño de la nanopartícula sino que depende también de la molécula analizada. En la siguiente parte de este trabajo, se evaluarán muestras de suero provenientes de pacientes aparentemente sanos y diagnosticados con aterosclerosis. Se realizarán mezclas de suero con cada suspensión de nanopartículas y se elegirá la aumente más la intensidad Raman. Se realizará el análisis de los sueros por espectroscopia obteniendo espectros que serán sometidos a un método estadístico.

Diamond magnetometry to study interactions of nanodiamons with living cells Dr. Romana Schirhagl1, Alejandro Puga Candelas2, Melissa Monzerrat

Rodríguez­García2 1 Rijksuiversiteit Groningen, The Netherlands; 2 Universidad Autónoma de

Zacatecas, Mexico.

Diamond magnetometry is a new technique, which allows magnetic resonance measurements at nanoscale. This method has been highly successful in physics

and enabled the detection of the faint signal from a single electron spin or even a few nuclear spins. The aim of this project is to translate this technique into biomedical applications. Particularly interesting is the possibility to detect free radical generation inside living cells, which plays a critical role in several pathogenic conditions, like cancer and aging. The method requires a fluorescent nanodiamond sensor (it changes its brightness based on the magnetic surrounding) to be ingested into a cell. However, how cells interact with diamond particles is vastly unknown. The aim of this project was to investigate how diamonds interact with the cell medium as well as the cell itself. First, we analyzed the aggregation of diamond particles in cellular medium and how to prevent this. Then we researched different methods to determine the shape of diamond particles inside cells and ways to change it and direct the sensor to certain locations.

Fases liotrópicas de membranas: estructura, reología y espumas

Amir Maldonado Arce Universidad de Sonora

.

Modelo computacional para estudiar la absorción de gases por superficies sólidas Mayra Lara,1 Hector Dominguez,2

1Posgrado en Ciencias (Física) UNAM; México 2 Instituto de Investigaciones en Materiales, UNAM; México

mayra_alp@hotmail.com

A través de simulaciones computacionales con la técnica de Monte Carlo Reactivo, hemos recreado las curvas de absorción mostradas en los experimentos de captura de CO2 mediante cerámicas compuestas de Li2O. Simulando la reacción química A + B – C, se construyó un modelo simple para entender el proceso de sorción de gases en superficies sólidas. Dicho modelo considera interacciones tipo Lennard Jones entre las partículas gas­gas y gas­sólido, asimismo, en éste modelo las partículas de sólido son rígidas, lo anterior permite obtener curvas de absorción a bajas temperaturas. Sin embargo, para reproducir el incremento inusual en la sorción a altas temperaturas, como se observa en los experimentos, se introduce un modelo de sólido de Einstein en las moléculas del sólido, es decir, se permite que dichas moléculas vibren alrededor de su posición de equilibrio con determinada constante de resorte. Los resultados muestran diferentes aspectos en la absorción mediante la introducción de interacciones tipo oscilador armónico en las partículas del sólido. Por ejemplo, se determinó una funcionalidad entre la constante de resorte y la temperatura, a partir de la cual se obtiene que dicha constante depende inversamente de la temperatura. Por otra parte, no observamos solamente absorción química, sino también física.

Difusión de partículas esféricas en 2D confinadas en geometrías simétricas

Ruiz Estañon Carlos Alberto Departamento de Física, UAM­I

: En este trabajo mostramos los resultados del coeficiente de difusión Dtras calculado utilizando simulaciones moleculares con dinámica browniana en sistemas confinados y en presencia de obstáculos simétricos geométricos. Los obstáculos considerados son: cuadrados, triángulos, rombos y círculos. Estos sistemas son de gran interés biológico ya que el medio intracelular se encuentra abarrotado de obstáculos donde las distintas especies tienen que difundirse.

Cálculo de la difusión en una superficie esférica utilizando simulaciones moleculares.

Pedro Pablo Ramírez Martínez Departamento de Física, UAM­I

Los pulmones se encuentran constituidos por aproximadamente 150 millones de alvéolos que nos ayudan a respirar. Idealmente, un alvéolo puede considerarse una esfera donde el surfactante pulmonar debe distribuirse uniformemente en toda su superficie para el correcto funcionamiento de los pulmones. Por lo tanto, usando un modelo simplificado en el que podemos representar al alvéolo como una esfera de radio R y en su superficie partículas esféricas que modelan al surfactante. Este modelo simplificado nos permite entender cómo se afecta la difusión al cambiar la curvatura del sistema. Mediante el uso de Simulaciones de dinámica molecular se estudió la difusión de partículas esféricas restringidas a moverse en la superficie de una esfera de radio R; las partículas interactúan a través de un potencial tipo Lennard­Jones. La constricción impuesta al sistema evita que las partículas esféricas se muevan fuera de la superficie. La difusión se estudió como función de la curvatura y temperatura; ya que experimentalmente se ha estudiado de esta manera. Es evidente la incógnita que se pretende resolver ¿Afectará a la difusión el hecho de variar la curvatura?

Estudios estructurales de arginine descarboxilasa de arginine de Vibrio parahamolyticus.

Ignacio Valenzuela­Chavira1, Aldo Arvizu­Flores2, Enrique Rudiño­Piñera3, Alonso A. López­Zavala2, Rogerio R. Sotelo­Mundo1.

1 Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C., (CIAD). 2 Departamento de Ciencias Químico Biológicas, Universidad de Sonora.

3 Departamento de Medicina Molecular y Bioprocesos, Instituto de Biotecnología (IBT), Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

rrs@ciad.mx

La arginina descarboxilasa (ADC) es una enzima que participa en la síntesis de poliaminas específicamente de agmatina y utiliza pirodoxal­5´­fosfato (PLP) como cofactor. Las poliaminas tienen un importante rol en el crecimiento y diferenciación celular, metabolismo bacteriano de proteínas además de la síntesis de ADN. Nuestro modelo de estudio es Vibrio parahaemolyticus propuesto como agente asociado del Síndrome de Mortalidad Temprana (SMT) el cual causa la mortalidad del 100% de camarón blanco (Litopenaeus vannamei) en los estanques de cultivo. Existe la necesidad de buscar estrategias novedosas para combatir a este patógeno, una de estas estrategias es el diseño de fármacos específicos. En el presente trabajo se propone como objetivo o diana antibacteriano a ADC. ADC se encontró en el genoma de una cepa patógena a SMT y ausente en el genoma de una cepa de inocula para el camarón. En este trabajo se presenta la sobreexpresión de VpADC recombinante, su purificación por IMAC y cristalización de la proteína por los métodos de microbach y gota colgante. Actualmente se trabaja en el mejoramiento de los cristales por microsiembra en gota colgante.

Síntesis y caracterización de materiales híbridos a base de óxido de grafeno

y lignina Susana S. Islas Gutiérrez1, Jorge L. Menchaca Arredondo2, Ferdinando Tristán

López1,*, Maribel Hernández Guerrero1,* 1Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Cuajimalpa, Av. Vasco de Quiroga

4871, Colonia Santa Fe Cuajimalpa, Delegación Cuajimalpa de Morelos, 05300, Distrito Federal, Mexico.

2Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas (CICFIM), Facultad de Ciencias Físico­Matemáticas, Universidad Autónoma de

Nuevo León, Pedro de Alba s/n, San Nicolás de Los Garza, N. L.

La búsqueda de agentes novedosos con actividad antibacteriana y/o bactericida responde a la creciente necesidad de controlar la proliferación bacteriana sin generar resistencia a estos agentes. En este trabajo se presentan los resultados de la preparación de materiales híbridos basados en óxido de grafeno (GO) y lignina (lig) como base para obtener un agente con actividad antibacteriana y/o bactericida. El GO es un material que se obtiene de la oxidación y exfoliación del grafito, usualmente por el método de Hummers modificado. Este material es muy versátil desde el punto de vista químico aunque los grupos funcionales disponibles en su

estructura dependen en gran medida del origen del grafito utilizado, del método de oxidación aplicado y de las condiciones de temperatura y tiempo de la oxidación. Sus propiedades fisicoquímicas son fácilmente controladas mediante la funcionalización, la cual generalmente se lleva a cabo mediante reacciones de química orgánica. Estas propiedades adquiridas a través de la funcionalización además de las propiedades intrínsecas del material, lo convierten en un soporte ideal para aplicaciones biológicas. Por otra parte, la lignina es un compuesto que se obtiene comúnmente como residuo del procesamiento químico de materia vegetal (principalmente madera y caña de azúcar). Las propiedades fisicoquímicas de este material dependen de su origen y del procesamiento para su extracción. Recientemente se ha comprobado que algunas variedades de este material de residuo tiene actividad antibacteriana lo que ofrece amplias perspectivas para aplicaciones en este campo. Los materiales híbridos obtenidos en este trabajo fueron preparados siguiendo dos estrategias de funcionalización; una física y una química, dando lugar a complejos supramoleculares GO­lig así como un conjugado covalente GO­ligc. Dichos materiales se caracterizaron por FT­IR, Raman y microscopía de fuerza atómica. La preparación de los materiales híbridos basados en GO y lig, busca aprovechar las propiedades antibacterianas de ambos materiales para en trabajos posteriores encontrar evidencias relacionadas con su actividad bactericida o antibacteriana y si es posible determinar si existe una sinergia entre GO y lig que permita intensificar la actividad.

Dinámica de ferrofluidos y su microestructura Ricardo Peredo Ortiz

Departamento de Física, Cinvestav

Un ferrofluido se compone de la suspensión coloidal de un material magnético (con momento magnético permanente), en un solvente. En este trabajo se presentan resultados obtenidos de una simulación de dinámica Browniana, suponiendo que las partículas magnéticas interactúan mediante un potencial de Lennard­Jones y un potencial dipolo­dipolo. Además, se presenta la forma del módulo viscoelástico del sistema en función de la frecuencia de corte, ésto a partir de la ecuación generalizada de Langevin y la aproximación de Mason para fluidos complejos.

Short­time dynamics of monomers and dimers in quasi­two dimensional colloidal systems

José Ramón Villanueva Valencia División de Ciencias e Ingenierías, UG.

We report on the short­time dynamics in colloidal suspensions made up of monomers and dimers highly confined between two glass­plates. At low densities, the experimental measurements of colloidal motion agree well with the solution of the Navier­Stokes equation at low Reynolds numbers; the latter one takes into account the increase of the drag force on each particle due to wall­particle hydrodynamic forces. We find that the ratio of the short­time diffusion coefficient of the monomer respect to the center of mass of the dimer remains practically independent of both the total packing fraction and the dimer molar fraction up to concentrations near to the crystallization transition. The same scenario is observed for the ratio between the parallel and perpendicular components of the short­time diffusion coefficients of the dimer. This dynamical behavior is corroborated by molecular dynamics simulations that explicitly include the effect of the solvent. Thus, our results point out toward a two­fold role played by the particle­particle hydrodynamic interactions: first, their effects on the diffusion coefficients are identical in both species; second, they are the responsible for the decreasing in the collision rate between colloids when the concentration is increased.

Difusión en fila única a lo largo de un círculo Alejandro Villada Balbuena

Cinvestav, Zacatenco

La difusión en fila única de partículas coloidales paramagnéticas a lo largo de un círculo es estudiada por medio de simulaciones computacionales de dinámica Browniana, basadas en un algoritmo modificado de Ermak­McCammon, el cual fue obtenido mediante la ecuación de Langevin de muchas partículas para variedades curvas. Se encontró que el desplazamiento angular cuadrático medio de las partículas muestra cuatro diferentes regímenes temporales: En el primero (tiempos cortos) las partículas se difunden libremente, con ; en el segundo las (t)W ~ t partículas tienen un comportamiento subdifusivo en fila única, con ; en el (t)W ~ √t tercero las partículas se difunden como un clúster sólido, de nuevo con ; (t)W ~ t finalmente, en el cuarto W(t) es constante debido al tamaño finito del círculo.

Simulaciones moleculares de mezclas binarias simétricas María del Rosario Maya Velasco Departamento de Física, UAM­I

En este trabajo mostramos resultados de mezclas binarias simétricas (MBS) equimolares que interactúan con un potencial tipo Lennard­Jones modificado. En un sistema binario la complejidad se manifiesta al construir de diferentes maneras la reglas de combinación. Las MBS se caracterizan por la interacción en las especies dadas por UAA(r)=UBB(r), pero UAB(r)=αUAA(r), donde el parámetro α controla la miscibilidad del sistema. En base a los valores que puede tomar el parámetroα (0< α<1), se han clasificado las MBS en cuatro grupos llamados tipo I, II, III y IV. Mostramos avances en las MBS para el diagrama tipo IV.

Modelo simplificado de agregación de la kappa­carragenina Kevin David Vazquez Murguia Departamento de Física, UAM­I

La kappa­carragenina es un polisacárido usado comúnmente en la industria de los alimentos lácteos como espesador, gelificador y estabilizador. Esta pose una estructura lineal de alta rigidez que interactúa fuertemente con iones positivos para formar geles rígidos. Mediante modelación por grano grueso se pretende estudiar a primera aproximación como esta molécula forma agregados y la forma de estos.

Efectos de la repulsión y atracción en sistemas bidimensionales Adolfo Calderón Alcaraz

Departamento de Física, UAM­I En este trabajo mostramos resultados de sistemas bidimensionales utilizando simulaciones moleculares en paralelo. Los cambios en la repulsión y atracción en el sistema se modelan a través de un potencial no­conformal llamado ANC, el cual depende de tres parámetros, uno de tamaño llamado δ, el energético ε y otro llamado suavidad s, que nos permite modelar los efectos de atracción y repulsión del sistema. Efectos de la Acumulación de contraiones en la carga efectiva y ecuación de

estado de una suspensión de ADN Luz Adriana Nicasio Collazo

División de Ciencias e Ingenierías, UG.

Los efectos asociados a la distribución de carga superficial delADN y su interacción con otras moléculas del medio celular es fundamental para entender su comportamiento molecular. Por medio de la idealización de la estructura helicoidal del ADN a geometrías más sencillas de abordar, se han implementado una gran variedad de modelos de campo medio basados en la ecuación de Poisson­Boltzmann para estudiar dichos efectos. Con la finalidad de ampliar el alcance obtenido por este tipo de modelos es que en este trabajo modelamos al ADN inmerso en una solución como un cilindro poroso. Esta descripción, nos permite considerar una acumulación de contraiones en lugares accesibles dentro del ADN, como los denominados surcos y relacionarla con sus efectos en cantidades como la carga efectiva y la ecuación de estado de la suspensión. Enhanced Brownian motion of a single spherical colloid near a free surface

Juan Carlos Benavides Parra Departamento de Física, Cinvestav

We studied the Brownian motion followed by a spherical polystyrene colloid of μm1 of diameter close to a planar water­air interface, this aqueous dispersion was tracked by means three dimensional digital videomicroscopy (DVM­3D), we found that the parallel diffusion is enhanced due to the slip boundary condition along the free surface, while the perpendicular diffusion shows the typical hindered diffusion, this particular behavior is given rise by the hydrodynamic interaction between colloids and the free interface mediated by the solvent.

Brownian motion of a nano­colloidal particle: the role of the solvent

Alexis Torres Carbajal División de Ciencias e Ingenierías, UG.

Brownian motion is a feature of colloidal particles immersed in a liquid­like environment. Usually, it can be described by means of the generalised Langevin equation (GLE) within the framework of the Mori theory. In this work, by means of extensive Molecular Dynamics simulations, we study the effects of the microscopic details and the thermodynamic state of the solvent on the movement of a single nano­colloid. In particular, we consider a two­dimensional model system in which the mass and size of the colloid are two and one orders of magnitude, respectively, larger than the ones associated with the solvent molecules. The latter ones interact

via a Lennard­Jones­type potential to tune the nature of the solvent, i.e., it can be either repulsive or attractive. We particularly focus on the colloid diffusion at different solvent densities and two temperature regimes: high and low (near the critical point) temperatures. To reach our goal, we have rewritten the GLE as a second kind Volterra integral in order to compute the memory kernel in real space. With this kernel, we evaluate the momentum­fluctuating force correlation function, which is of particular relevance since it allows us to establish when the stationarity condition has been reached. Our findings show that even at high temperatures, the details of the attractive interaction potential among solvent molecules induce important changes in the colloid dynamics. Additionally, near the critical point, the dynamical scenario becomes more complex; all the correlation functions decay slowly in an extended time window, however, the memory kernel seems to be only a function of the solvent density. Thus, the explicit inclusion of the solvent in the description of Brownian motion allows us to better understand the behaviour of the memory kernel at those thermodynamic states near the critical region without any further approximation. This information is useful to elaborate more realistic descriptions of Brownian motion that take into account the particular details of the host medium.

Estudio de la morfología de la Entamoeba histolytica por AFM M.C. Lizeth Reyna Ovalle Flores1, M.C Fabiola Lizeth Cuellar Guevara2, Marco Antonio Mendoza Villa1, Dr. Jorge Luis Menchaca Arredondo1, Dra. María Porfiria

Barrón González2 1 Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas (CICFIM), Facultad de

Ciencias Físico­matemáticas. 2 Facultad de Ciencias Biológicas. Universidad Autónoma de Nuevo León

La Entamoeba hystolitica (E. histolytica) es un protozoario del intestino grueso, que en ocasiones invade la mucosa intestinal, es el agente responsable de la amebiasis. En México representa un problema de salud pública por su frecuencia, morbilidad, mortalidad y fácil dispersión. Muchos de los individuos infectados son portadores (no presentarán síntomas), los pacientes infectados por E. histolytica eliminana trofozoítos no infecciosos y quistes infecciosos en las heces. Los trofozoítos no pueden sobrevivir en un ambiente externo ni ser transportados a través del estómago si son ingeridos, por lo cual, se cree que la contaminación de los alimentos y el agua es la principal fuente para la trasmisión de los quistes. En este trabajo se caracterizó por medio de microscopía de fuerza atómica E. histolytica en sus diferentes etapas de crecimiento (trofozoíto y quiste) obteniendo las propiedades morfológicas y nano mecánicas; Además, se hace una evaluación de dichos características físicas con los datos obtenidos al exponer el protozoario a una solución con bactericinas como Listeria monocytogenes y Salmonella typhi o Staphylococcus spp.

Equilibrium and non­equilibrium states in binary mixtures

Edilio Lázaro Lázaro, P. Mendoza Méndez, Pedro E. Ramírez Gonzáles and Magdaleno

Medina Noyola, Instituto de Física de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Alvaro Obregón

64, Zona Centro, C.P. 7800, San Luis Potosí, San Luis Potosí.

In Statistical Thermodynamics, multicomponent systems have had an interesting grow as ideal model systems for study equilibrium and non­equilibrium properties. Maybe, an important aspect of these, has been the multiples scenarios of phase transition found in them, as the interaction between particles or the control parameter in these, is changed. For example, is well know, from experimental and simulations studies, that a simple mixture of colloidal hard spheres and non­adsorbing polymer shows multiples scenarios of dynamics arrest and this have yield to enrich its equilibrium phase diagram. The same applies in a mixture the particles charged, where interesting scenarios about nucleation, spinodal decomposition, aggregation and gelation have been found. In this work we present a study of the some theoretical binary mixture models, namely, the Asakura­Oosawa, soft­sphere and the Restrictive Primitive mixture, where we explore the dynamic arrest phase diagrams and present results about the non­equilibrium dynamic properties using for this propose the non­equilibrium SCGLE theory.

Diagrama de fases de esferocilindros suaves Natalia Castillo Mendoza

División de Ciencias Biológicas y de la Salud, UAM­I

En este trabajo mostramos resultados de simulaciones moleculares para el sistema de esferocilindros suaves (SSR) utilizando un potencial tipo Kihara; en los sistemas simulados la razón =L/D) tomó distintos valores que fueron desde 2.0 hasta 5.0. Las simulaciones moleculares las realizamos en el ensamble isotermico­isobárcio (NPT). Para los sistemas con un valor de grande presentan solo transición κ isótropa­esméctica (cristal), mientras que para valores pequeños se presenta la fase nemática.

Potenciales de vaciado entrópico entre partículas anisótropas Jesús Armando Mendoza Ramos

Departamento de Física, Cinvestav, IPN.

Se utiliza el formalismo de contracción de la descripción en el marco de la teoría de ecuaciones integrales de los líquidos simples para calcular potenciales de vaciado entrópico de partículas con geometría llave­cerradura, donde las partículas tipo llave son esferas duras y las tipo cerradura son también esferas duras pero con un hueco esférico. Las partículas llave­cerradura se encuentran en un baño de esferas duras de menor tamaño. Finalmente, con el potencial obtenido, se calcula la concentración de mancuernas llave­cerradura como función de la densidad de las partículas pequeñas así como la cinética de la agregación. Esto se logra modelando la interacción de las mancuernas como si se tratara de una reacción química.

Modelado de la indentación de una punta de MFA sobre una célula por el Método de Elemento Finito

Armando R. Méndez Dávila(a)*, J. Luis Menchaca(a), David Torres Torres (b). (a) Facultad de Ciencias Físico­Matemáticas, Universidad Autónoma de Nuevo León, Av. Universidad s/n, San Nicolás de los Garza Nuevo León, 66451, México

(b) Centro de Investigación en Materiales Avanzados; *e­mail: ar.mendezd@gmail.com

A lo largo de los años se han utilizado una gran diversidad de métodos de Microscopía de Fuerza Atómica para la caracterización de propiedades de superficies, que van desde escanear la topografía hasta la obtención de cantidades físicas como el módulo de Young, propiedades eléctricas y magnéticas, etc. Así mismo, se han utilizado distintos modelos para aproximar el comportamiento de este sistema idealizando la geometría de este. En este trabajo, se simuló el sistema de un cantiléver del Microscopio de Fuerza Atómica (MFA) interactuando con una célula usando el Método de Elemento Finito. Para la construcción de este sistema, se tomaron los valores experimentales de alturas obtenidos del MFA para representar un volumen y la rugosidad de la célula. A través de la simulación se obtienen curvas fuerza distancia, las cuales son comparadas con las curvas obtenidas en el experimento para calcular el módulo de Young. Además, se utilizaron diferentes geometrías del cantiléver y puntas mostrando así las diferencias en el comportamiento de las propiedades mecánicas del sistema al variar estos parámetros.

Permeabilidades dinámicas de fluidos en tubos elásticos. Torres Rojas A. M*., Pagonabarraga I. y Corvera Poiré E.

* Facultad de Química, UNAM. Mediante la teoría de medios continuos para fluidos y sólidos elásticos, hicimos un estudio analítico de las permeabilidades dinámicas de fluidos Newtonianos y fluidos

Viscoelásticos Lineales que fluyen en un tubo elástico bajo gradientes de presión pulsados. Las permeabilidades dinámicas dan la respuesta del sistema ante gradientes de presión dependientes del tiempo. Encontramos que un fluido Newtoniano en un tubo elástico presenta una frecuencia de resonancia. Esta frecuencia es comparada con las múltiples resonancias presentes cuando un fluido Viscoelástico Lineal fluye en un tubo rígido. Estudiamos el efecto que tienen los diferentes parámetros del sistema en la frecuencia de resonancia.

Estructura y propiedades de autodifusión de halos coloidales elípticos Omar Alejandro Ramírez Garza

Departamento de Física, Cinvestav.

En el presente trabajo estudiamos las propiedades estructurales y de autodifusión de partículas paramagnéticas en halos coloidales elípticos, con la ayuda de una versión modificada del algoritmo de Ermak­McCammon que puede utilizarse a lo largo de líneas curvas. La evolución temporal de las posiciones de las partículas se generan según códigos de dinámica Browniana basados en dicho algoritmo. Las posiciones de las partículas son entonces usadas para calcular el perfil de concentraciones a lo largo de la elipse, como función de la longitud de arco , (S)ρ S la funcion de correlacion esferizada

de dos partículas, y su desplazamiento cuadrático medio . El(S)g Δ S(t)] < [ 2 >

potencial de interacción usado va como . Los resultados obtenidos son r −3

comparados con los ya conocidos para el caso de halos circulares. Hemos observado que los efectos geométricos son relevantes a partir de excentricidades

..85e ≥ 0 Sobre la difusión podemos decir que, como se ha observado en trabajos previos, el desplazamiento cuadrático medio alcanza un valor constante para tiempos tales que

, siendo R el radio de la circunferencia, el coeficiente deπr /(D /N) t≫ 4 20

D0 difusión de partícula libre y el número de partículas. Ésto para el caso de la N circunferencia ..0e = 0 Cuando la excentricidad aumenta el desplazamiento cuadrático medio también alcanza un valor constante como en el caso de la circunferencia. Sin embargo, el valor al que llega difiere de manera significativa a medida que exploramos excentricidades altas, Cambiando también el tiempo en el que este valor (e .98)≥ 0 es alcanzando. Adicionalmente, el ritmo con que las partículas se difunden vara como función de la excentricidad. Sobre la estructura, observamos que para encontrar a una partícula a lo largo e = 0 del perímetro es igualmente probable. A medida que la excentricidad aumenta las partículas tienen posicionamientos preferenciales. Para las excentricidades más altas estudiadas aquí , encontramos que las partículas que se encuentran (e .99)≥ 0

en el hemisferio superior de la elipse influyen de manera signicia a las que se encuentran en el hemisferio inferior, o viceversa. Tomando posiciones alternadas, como ocurre con los dientes de un par de engranes. Para todos los casos el perímetro se ha mantenido constante.

Equilibration and aging of liquids of non­spherically interacting particles Ernesto C. Cortes­Morales1, L.F. Elizondo­Aguilera, and M. Medina­Noyola

1 Instituto de Física Manuel Sandoval Vallarta, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Alvaro Obregón 64, 78000 San Luis Potosí, SLP, México.

The non­equilibrium self­consistent generalized Langevin equation theory of equilibration and aging [Phys. Rev. E82, 061503 (2010)] is extended to describe the thermal fluctuations of the instantaneous local concentration profile n(r,Ω,t) of a suddenly­quenched colloidal liquid of particles interacting through non spherically­symmetric pairwise interactions, whose mean value ⟨n(r,Ω,t)⟩ is constrained to remain uniform and isotropic, ⟨n(r,Ω,t)⟩=⟨n(t)⟩. Such self­consistent theory is cast in terms of the time­evolution equation of the covariance ᵭ(t)=⟨nlm(k;t)n†lm (k;t)⟩ of the fluctuations ᵯnlm(k;t)=nlm(k;t)­⟨nlm(k;t)⟩ of the spherical harmonics projections nlm(k;t) of n(r,Ω,t). This coarse grained equation involves a translational and a rotational local mobility functions, bT(t) and bR(t), written in terms of the memory function of the two­time correlation function Flm(k,ᵰ;t)＝ ⟨ᵯnlm(k;t)ᵯnlm(k;t+ᵰ)⟩. As a concrete and illustrative application of this theory, we use the resulting self­consistent equations to the description of the irreversible process of equilibration and aging occurring in a simplified model of a classical dipolar (Heisenberg) system with quenched positional disorder that follows from a suddenly temperature quench near its spin glass transitions.

Flujo de agua confinada en nanoestructuras Ulises Torres Herrera

Facultad de Química, UNAM

Se presenta el panorama actual del flujo de agua confinada en nanoestructuras, en particular, los efectos del confinamiento en las propiedades del flujo. Se enfatiza la necesidad de una descripción dinámica del tubo, así como de las interacciones tubo­fluido. Con base en ello, se describen las perspectivas del proyecto. Aproximación analítica para estudiar flujos sanguíneos en redes arteriales

Joaquín Flores Gerónimo, Jordi Alastruey Arimon y Eugenia Corvera Poiré Facultad de Química, UNAM.

Combinando un modelo unidimensional (1­D) y una ley de Darcy generalizada cero­dimensional, proponemos un modelo 1­D para estudiar flujos sanguíneos en redes de vasos elásticos. Calculamos flujos y presiones en la aorta torácica, en la arteria carótida común y en la bifurcación de la aorta. Nuestros resultados analíticos son similares a los obtenidos con otras dos formulaciones; 1­D no lineal y 3­D, las cuales se resuelven de forma numérica. Comprobamos que nuestro modelo es una herramienta simple para reproducir resultados de aproximaciones más sofisticadas. Esta formulación captura las principales características de las ondas de flujo y presión en las arterias grandes, lo que ofrece la posibilidad de estudiar el flujo en redes de vasos sanguíneos con morfologías complejas a un bajo costo computacional.

Effect of polydispersity on the dynamic arrest of colloidal systems. P. Mendoza­Méndez, E. Lázaro­Lázaro, P. E. Ramírez­Gonzáles and M.

Medina­Noyola Instituto de Física de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Alvaro Obregón

64, Zona Centro, C.P. 7800, San Luis Potosí, San Luis Potosí.

In this work we use the multicomponent self­consistent generalized Langevin equation (SCGLE) theory of colloid dynamics to study the effect that polydispersity has on the hard sphere dynamic arrest transition. In order to explore this effect we consider mixtures of hard spheres with different size disparities and different component numbers to describe polydispersity. We find that independently of the number of particles and the size distribution shape, for moderate polydispersities, the polydisperse dynamics properties will be unaffected. However, we also find mixed states in which some species are arrested but other not to relatively high polydispersities. We show the polydispersity effect on the critical structure factor, density correlators, non­ergodic factors and long time mean square displacement (or localization length). A simple phase diagram as polydispersity function emerge as main result.

Técnicas de dispersión de luz para el estudio de fluidos complejos Antonio Tavera Vázquez, Instituto de Física, UNAM

Existen distintas técnicas microreológicas para estudiar las propiedades estructurales y dinámicas de fluidos complejos a nivel supramolecular, entre las que se encuentran las técnicas por dispersión de luz: Dispersión de Luz Dinámica (DLS)

y Espectroscopía de Onda Difusa (DWS). Estas dos poseen diferencias sutiles, razón por la cual se puede obtener información complementaria, una de la otra, sobre el espectro viscoelástico de los sistemas estudiados. Ambas técnicas hacen uso de partículas brownianas trazadoras embebidas en el fluido, que dispersan la luz incidente en todas direcciones. Al recuperar la luz dispersada, se estima el desplazamiento cuadrático medio de las partículas por medio de la función de correlación de los fotones que alcanzan el detector y a través de la ecuación generalizada de Stokes­Einstein, se reconstruye el espectro viscoelástico del medio. Por otro lado, al hacer uso de la ecuación de Stokes­Einstein convencional, se logra obtener el radio hidrodinámico del medio dispersor, conociendo su coeficiente de difusión. En este trabajo se presentan algunos resultados del espectro viscoelástico del sistema de micelas tubulares formadas por el autoensamblaje del polímero de bloque PB­PEO, en solución acuosa, donde se comparan los resultados de reología mecánica, DWS y DLS.