Estudio por simulación de fluctuaciones capilares: interfases fluidas, adsorbidas y sólidas

Abstract

En esta tesis se aborda el estudio de interfases de distinta naturaleza mediante simulación molecular. En concreto se analizan las ondas superficiales mediante el modelo del Hamiltoniano interfacial para cuatro tipos de interfases: líquido vapor, sólido líquido, sólido vapor e interfases adsorbidas.Desde el punto de vista teórico se revisa el modelo del Hamiltoniano interfacial con el fin de mejorarlo. Esta mejora pasa por incorporar la dependencia de la tensión superficial con el espesor de película eninterfases adsorbidas.La gran variedad de sistemas empleados permite acometer el estudio de múltiples propiedades, tanto estáticas como dinámicas. De entre todas ellas, una gran parte del trabajo se centra en el cálculo de energías libres interfaciales sólido líquido, debido a la dificultad que entraña su determinación experimental y a su importancia en la nucleación y crecimiento de un sólido cristalino.Finalmente, también se aborda la caracterización estructural de las interfases mediante el cálculo de sus perfiles de densidad y el estudio de su estructura cristalina.Con el fin de confirmar la validez del trabajo realizado, se realizan estudios en los que se ponen a prueba distintos aspectos de la metodología empleada. Todos estos estudios se llevan a cabo mediante el empleo de modelos de importancia contrastada, bien por su amplio uso o bien por la complejidadde los sistemas que reproducen. En particular, los modelos utilizados en el transcurso de esta tesis son el modelo de Esferas Duras, el modelo de Lennard Jones, el modelo de Tosi Fumi para el cloruro sódico y el modelo TIP4P 2005 de Abascal y Vega para el agua.Para el desarollo de la tesis se emplean varios métodos y herramientas deanálisis. Así, se hace uso de los métodos de simulacion por Monte Carlo, Dinámica Molecular y Dinámica Molecular para Esferas Duras para llevar a cabo las simulaciones, se emplean parámetros de orden para distinguir las fases separadas en la interfase, y se utiliza el Método de Fluctuaciones Capilares para el cálculo de la energía libre interfacial sólido líquido.