Estudio Monte Carlo del modelo de Widom para microemulsiones

ANDRÉS DE VIRGILIIS; EDGAR A. BEA; MARTA L. TROBO

Mar del Plata

Congreso; XVI TREFEMAC; 2018

Universidad Nacional de Mar del Plata

Introducción Una microemulsión es una fase en la cual el agua y el aceite se mezclan de manera uniforme debido a la presencia de una pequeña cantidad de una sustancia anfílica (surfactante). Esta fase puede describirse como si estuviera formada por regiones coherentes (de tamaño mesoscópico) de agua y aceite, separadas por capas de anfílicos; así la tensión supercial disminuye considerablemente. El comportamiento de fase de estos sistemas es muy interesante, ya que variando la concentración de surfactante y la temperatura, puede observarse a la microemulsión coexistiendo con ambas fases homogéneas, ya sea la fase rica en agua como la fase rica en aceite. Además se observan otras formas más complejas, de tipo cristal líquido [1]. La mayoría de las teorías para microemulsiones son de tipo fenomenológico [1] o basadas en modelos microscópicos [2,3], sobre todo modelos de red. De estos últimos, uno de los más sencillos es el de Widom, que es isomorfo a un modelo de Ising de espin ½ y donde las moléculas se identican con los enlaces entre dos primeros vecinos en la red. El diagrama de fase de este modelo presenta cuatro clases de fases: una rica en aceite, una rica en agua, una fase desordenada y fases lamelares. Ha sido resuelto por teoría de campo medio [2] y también ha sido estudiado parcialmente mediante simulaciones [4], aunque una descripción precisa del borde de fase para cualquiera de estas transiciones queda pendiente todavía. Resultados y Conclusiones Encaramos entonces un estudio detallado del modelo de Widom por simulación Monte Carlo en una red cúbica simple. Mediante técnicas de repesado de histogramas obtenemos información precisa sobre la línea de transición entre la fase rica en agua o aceite y la fase de uido desordenado. También caracterizamos su comportamiento crítico, y vemos que pertenece a la clase de universalidad del modelo de Ising standard. Por último, un estudio del factor de estructura nos permite identicar a la microemulsión como localizada en la región de la fase desordenada que presenta estructura a escala mesoscópica [5].[1] G. Gompper, M. Schick, en Phase Transitions and Critical Phenomena, ed. C. Domb, J. L. Lebowitz, Vol. 16 (Academic Press, 1994). [2] B. Widom, J. Chem. Phys. 84, 6943 (1986). [3] A. Ciach, J. S. Hoye, G. Stell, J. Phys. A 21, L777 (1988); G. Gompper, M. Schick, Phys. Rev. Lett. 62, 1647 (1989); R. G. Larson, J. Chem. Phys. 96, 7904 (1992). [4] N. Jan, D. Stauer, J. Physique 49, 623 (1988); D. Chowdhury, D. Stauer, J. Chem. Phys. 95, 7664 (1991); J. Phys. A 24, L677 (1991). [5] E. A. Bea, M. L. Trobo, A. De Virgiliis, en preparación (2018).