Seminario a cargo de Juan Carlos Fernández Toledano (Universidad de Mons (Belgica).

Organiza: Departamento de Física Aplicada. Grupo de Física de Fluidos y Biocoloides (http://biocol.ugr.es) de la UGR.

La forma en la que un líquido se dispersa sobre una superficie es un proceso familiar que podemos observar en nuestro día a día. Una gota de un líquido colocada sobre una superficie plana puede esparcirse completamente o, más frecuentemente, permanece sobre la superficie formando un ángulo de contacto mayor que cero. Cuando el sistema se encuentra en equilibrio, el balance entre la cohesión del líquido y su adhesión con el sólido define este ángulo de contacto. Éste balance energético puede expresarse formalmente mediante la ecuación termodinámica de Young γlvcosθ=γsv-γls donde γlv, γsv y γls se corresponden con las tensiones interfaciales entre líquido-vapor, sólido-vapor y líquido-sólido, respectivamente. Sin embargo, la interpretación mecánica de la ecuación de Young a escala molecular, es decir, el balance entre las fuerzas que actúan sobre los átomos del líquido y del sólido presentes dentro de la línea de contacto, resulta confusa. Más aún cuando diversos estudios muestran que la fuerza tangencial inducida en el líquido por la presencia de la línea de contacto difiere de la que experimenta la superficie. Además, debido al carácter termodinámico de la ecuación de Young, no está claro cual es el tamaño mínimo del sistema en el que se verifica esta ecuación lo que dificulta su aplicación en nanotecnología.

La dinámica molecular (MD) nos permite esclarecer la interpretación mecánica de la ecuación de Young a escala molecular así como testear su validez en la nanoescala. Para ello, modelamos un líquido con dos interfaces libres líquido-vapor que se encuentra confinado entre dos superficies planas y analizamos las fuerzas que actúan sobre las diversas interfaces en función de la afinidad líquido-sólido, es decir, en función del ángulo de contacto en equilibrio. Nuestro objetivo es analizar el equilibrio mecánico del sistema, especialmente en la línea de contacto. Este estudio confirma que la presión interna dentro del líquido corresponde con la presión de Laplace y que el sólido ejerce una fuerza global en la línea de contacto de acuerdo con la ecuación de Young, validándola de esta forma en la escala nanométrica. Por otro lado, trataremos de aclarar la aparente discrepancia entre las fuerzas tangenciales que actúan sobre el líquido y sobre el sólido en la línea de contacto.

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