Información sobre el proyecto de tesis

La teoría del Coarse Graining (CGT) es un marco general para formular la dinámica de un conjunto de variables de grano grueso (CG) que permite describir un sistema con un número reducido de grados de libertad. En esencia, modela la dinámica de las variables CG en términos de un proceso de difusión que, por tanto, requiere una separación de las escalas temporales en la evolución de las variables CG. Prácticamente todas las ecuaciones dinámicas de la materia blanda que respetan la primera y la segunda ley de la termodinámica pueden deducirse de la CGT. Nuestro grupo ha sido pionero en el uso de la CGT para derivar representaciones dinámicas de moléculas complejas de CG que van más allá de la descripción (incompleta) en términos de potenciales de fuerza media entre, por ejemplo, los centros de masa de grupos de átomos.

En este proyecto, un primer objetivo teórico es introducir variables adicionales de forma y orientación que son cruciales a la hora de realizar un granulado grueso de objetos extensos (desde cristales líquidos, hasta macromoléculas, liposomas, etc.). En particular, las proteínas sometidas al forzamiento de AFM y las nanopartículas sometidas a campos magnéticos alternos serán los sistemas objetivo aquí. Como la CGT es termodinámicamente consistente, permite abordar el campo de la termodinámica a nanoescala. Existen versiones microscópicas de la nanotermodinámica (estática) en las que el volumen del nanosistema se define a través de la interacción con el entorno, pero la conexión de esta teoría con la CGT sigue sin explorarse. La comprensión de las ecuaciones dinámicas de una teoría nanotérmica de este tipo aclarará los problemas que surgen en el campo de la manipulación de moléculas complejas (proteínas, cadenas de ADN) con forzamientos externos debidos a AFM y las pinzas ópticas. Asimismo, existe un enorme interés en el campo de la micro y nano reología para abordar los efectos de contacto de las partículas en suspensión. A estas cortas escalas se manifiesta la estructura del fluido, como atestiguan los experimentos de AFM y las simulaciones de MD. Además, la interacción irreversible de las partículas en suspensión ya no puede describirse mediante simples fuerzas de lubricación hidrodinámicas, y es necesario comprender en términos microscópicos lo que puede estar ocurriendo a estas escalas.

La construcción de las diferentes descripciones teóricas se fundamentará con simulaciones por ordenador utilizadas tanto para extraer los bloques de construcción definidos microscópicamente, como para validar las representaciones resultantes.

Más información

Los detalles sobre las condiciones del contrato predoctoral y el procedimiento administrativo puede consultarse en la página de la convocatoria de la Agencia Estatal de Investigación.

Los candidatos interesados pueden recabar más información escribiendo a Pep Español (pep@fisfun.uned.es)