Flujo de un líquido polimérico confinado entre sustratos blandos: inversión de momento como mecanismo de separación en canales de Microfluídica

PASTORINO, C.; MARCUS MÜLLER

Buenos Aires

Congreso; 93 Encuentro de la A.F.A.; 2008

A.F.A.

Se realizaron simulaciones numéricas para estudiar la dinámica de las moléculas de un cepillo polimérico (capa de polímeros fijados por un extremo a un sustrato) que confina un líquido en flujo estacionario. Cepillo y líquido estan compuestos de cadenasde igual identidad química y se modelan con  potenciales de interacción de grano grueso, que describen las propiedades principales de las moléculas, sin incluir los destalles químicos.  Mantenemos la temperatura constante  con el termostato Dissipative Particle Dynamics, que conserva las correlacioneshidrodinámicas del sistema, permitiendo una adecuada descripción hidrodinámica para el sistema fuera de equilibrio. Los flujos se establecen moviendo las paredes a velocidad constante (Couette) o aplicando una fuerza externa en volumen (Poiseuille).  Calculamos los  perfiles de densidad, velocidad y momento en función de la distancia al medio confinante.  A partir de éstospueden estudiarse las condiciones de contorno (longitud y velocidad de deslizamiento),  dinámica y morfología de las moléculas.  Encontramos que  la dinámica cíclica de las moléculas del cepillo, que había sido observada en experimentos de fluorescencia de cadenas de ADN, está también presente como comportamiento colectivo de las cadenas del  cepillo.  Además, esta dinámicada lugar a una inversión del flujo localizada en una región bien delimitada de la interfase líquido-cepillo y es independiente del tipo de flujo y las características específicas de las moléculas involucradas.  Agregando una nueva especie de molécula ("trazador") confinada en la zona de movimiento cíclico mediante potenciales externos, encontramos que el efecto invierte completamente el momento de la nueva especie. Esto implica que elmecanismo  puede lograr que, mientras que una especie molecular se mueva en el sentido del flujo principal, una segunda especie se mueva en sentido opuesto.Este resultado general podría tener aplicaciones muy interesantes, como mecanismo de separación  en Microfluídica.