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PID2019-105898GA-C22

Financiado

SIMULACION DE LA NUCLEACION EN SISTEMAS DE INTERES PRACTICO

LA CRISTALIZACION DE UNA FASE SOLIDA A PARTIR DEL LIQUIDO ES UNA PROCESO DE ENORME IMPORTANCIA EN MUCHAS AREAS DE RELEVANCIA TECNOLOGICA, POR EJEMPLO, INDUSTRIAS COMO LA DESALINIZACION DEL AGUA DE MAR Y LA CRIOPRESERVACION DE ALIM... ver más

01/01/2019

UPM

52K€

Presupuesto del proyecto: 52K€

Líder del proyecto

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID No se ha especificado una descripción o un objeto social para esta compañía.

Total investigadores 3944

Ver Participantes

Financiación concedida El organismo AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACIÓN notifico la concesión del proyecto el día 2019-01-01

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Participantes

UPM

Lider

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Líder del proyecto

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

Total investigadores 3944

Presupuesto del proyecto 52K€

Descripción del proyecto LA CRISTALIZACION DE UNA FASE SOLIDA A PARTIR DEL LIQUIDO ES UNA PROCESO DE ENORME IMPORTANCIA EN MUCHAS AREAS DE RELEVANCIA TECNOLOGICA, POR EJEMPLO, INDUSTRIAS COMO LA DESALINIZACION DEL AGUA DE MAR Y LA CRIOPRESERVACION DE ALIMENTOS (GOBERNADAS POR LA CONGELACION DE HIELO A PARTIR DEL AGUA MARINA), LAS INDUSTRIAS ENERGETICAS Y DE SEPARACION DE GASES (EN LAS QUE LA FORMACION/DISOCIACION DE HIDRATOS DE GAS -- ESTRUCTURAS SIMILARES AL HIELO PERO CON MOLECULAS HUESPED -- PUEDEN SER IMPORTANTES), O LAS INDUSTRIAS DE PROCESADO Y RECICLADO DE PLASTICOS (EN LAS QUE LA CRISTALIZACION DE POLIMEROS PUEDE AFECTAR ENORMEMENTE A LAS PROPIEDADES MECANICAS Y OPTICAS DEL PRODUCTO FINAL), DEPENDEN FUERTEMENTE DE ESTE PROCESO DE CRISTALIZACION, LAS TRANSICIONES DE FASE EN ESTOS SISTEMAS PUEDEN SER DESCRITAS DE UNA FORMA SIMILAR A LAS DE SISTEMAS MAS SENCILLOS, COMO UN MECANISMO DE DOS ETAPAS, CON LA NUCLEACION (EMERGENCIA DE UN EMBRION DEL CRISTAL SOLIDO EN EL SENO DE LA FASE LIQUIDA METAESTABLE) SEGUIDA DEL CRECIMIENTO CRISTALINO,EL ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA NUCLEACION ES MUY DIFICIL YA QUE TIENE LUGAR A ESCALAS MUY PEQUEÑAS DE LONGITUD (~NM) Y TIEMPO (~NS), EN ESTE ASPECTO, LAS SIMULACIONES MOLECULARES OFRECEN UNA ALTERNATIVA MUY ADECUADA PARA EL ESTUDIO DE PROCESOS DE NUCLEACION A ESCALA MOLECULAR, YA QUE PERMITE ACCEDER A LAS ESCALAS DE LONGITUD Y TIEMPO RELEVANTES, SIN EMBARGO, DEBIDO A LA NATURALEZA DE LA NUCLEACION (EVENTO INFRECUENTE), LA SIMULACION POR FUERZA BRUTA DE ESTE PROCESO A SUBENFRIAMIENTO MODERADO ES MUY COSTOSA Y ES NECESARIO UTILIZAR TECNICAS ESPECIALES,EN ESTE PROYECTO, NOS PROPONEMOS DESENTRAÑAR LOS MECANISMOS MOLECULARES QUE GOBIERNAN LA CRISTALIZACION HOMOGENEA DEL HIELO EN AGUA SALADA, LA DE CLATRATOS HIDRATOS DE GAS EN PRESENCIA DE MEZCLAS DE GASES DE INTERES INDUSTRIAL (COMO METANO, DIOXIDO DE CARBONO Y SULFURO DE HIDROGENO), Y LA DE POLIETILENO, MEDIANTE SIMULACION POR ORDENADOR, PARA LOGRAR ESTE OBJETIVO, UTILIZAREMOS TECNICAS AVANZADAS COMO EL METODO DE "SEEDING" (QUE PERMITE DETERMINAR LA TASAS DE NUCLEACION Y LA ENERGIA INTERFACIAL EN FUNCION DEL SUBENFRIAMIENTO) Y EL METODO DE "MOLD INTEGRATION" (QUE PERMITE DETEMINAR LA ENERGIA INTERFACIAL EN CONDICIONES DE COEXISTENCIA),ANTES DE RESOLVER EL PROBLEMA DE LA NUCLEACION, ES NECESARIA UNA DESCRIPCION PRECISA DEL DIAGRAMA DE FASE DE CADA SISTEMA, PARA ELLO, REALIZAREMOS SIMULACIONES DE COEXISTENCIA DIRECTA ENTRE LAS FASES DE EQUILIBRIO RELEVANTES PARA CADA SISTEMA, DADA LA COMPLEJIDAD DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS (EN EL CASO DE CLATRATOS Y POLIMEROS), LA SOLUBILIDAD DE LOS GASES EN AGUA (EN EL CASO DE CLATRATOS), LA PRESENCIA DE IONES (EN EL CASO DEL AGUA MARINA) Y LA ENTROPIA CONFORMACIONAL (EN EL CASO DE POLIMEROS), EL COSTE COMPUTACIONAL Y LA COMPLEJIDAD DE NUESTRAS SIMULACIONES SERAN MUY ELEVADOS,UNA MEJOR COMPRESION DE LOS MECANISMOS MOLECULARES QUE GOBIERNAN LA CRISTALIZACION DE LOS SISTEMAS ESTUDIADOS NOS PERMITIRA INVESTIGAR CARACTERISTICAS NO EXPLORADAS, DE ESTOS COMPUESTOS Y PROMOVER LA BUSQUEDA EXPERIMENTAL DE NUEVAS Y MEJORES APLICACIONES INDUSTRIALES, SIMULACION POR ORDENADOR\NUCLEACION\LINEA EQUILIBRIO\HIELO\AGUA MARINA\SAL\CLATRATOS HIDRATOS\POLIMEROS

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