Simulación a diferentes escalas de procesos de no-equilibrio en sistemas poliméricos

Resum

Este trabajo se concentra en la realización de experimetnos en ordenador cuyo objetivo es la predicción del comportamiento de sistemas poliméricos sometidos a condiciones lejos del equilibrio termodinámico. Las "diferentes escalas" hacen referencia a los diferentes niveles de descripción desde los que se puede hacer frente a un problema determinado de dinámica de polímeros. Debido a su compleja microestructura y el elevado número de grados de libertad internos, los polímeros presentan fenómenos dinámicos en un rango muy amplio de escalas de longitud (desde A hasta m) y aún mayor de tiempo (desde fs hasta horas). Las técnicas de simulación existentes se pueden clasificar según su rango de aplicación en cálculos cuánticos, atomísticos, mesoscópicos y macroscópicos. En las macromoléculas, algo esencial ocurre en cada escala, y muchos comportamientos observables en la escala ingenieril son el resultado de un fenómeno a una escala mucho menor. Por eso es esencial un diseño jerárquico que conecte las diferentes técnicas existentes en los diferentes niveles, e incorpore en cada uno información obtenida en el nivel inmediatamente inferior, para poder predecir comportamientos macroscópicos a partir de la información molecular. En este trabajo se introducen dos aplicaciones concretas, en dos campos completamente independientes, y que muestran que es posible y necesario un diseño jerárquico de materiales para obtener una comprensión mejor del comportamiento mostrado por los plásticos en los experimentos y en las aplicaciones, y poder así predecir los resultados. ANÁLISIS DE EVENTOS INFRECUENTES Muchos procesos dinámicos que tienen lugar en los polímeros se producen como una sucesión de eventos infrecuentes, en los que el sistema es conducido desde una región A favorable del espacio de configuración a otra B, a través de una barrera en la energía libre (estado de transición). Cuando ésta es alta con resp