Transporte en canales de sección variable: el efecto de la interacción

G. SUÁREZ; M. HOYUELOS; H. O. MÁRTIN

Los Reyunos - San Rafael

Taller; TREFEMAC 2015, XIII Taller Regional de Física Estadística y Aplicaciones de la Materia Condensada; 2015

La difusión de partículas en canales angostos es frecuente en la naturaleza. Algunos ejemplos son vasos sanguíneos, canales de proteínas en membranas celulares, o zeolitas (materiales microporosos naturales o artificiales). Una aplicación interesante es el uso de canales con variaciones transversales asimétricas para la separación de partículas de tamaños diferentes cuando se aplica una fuerza oscilatoria (Reguera et al., PRE 108, 020604, 2012). La mayor parte de los estudios sobre este tema no tiene en cuenta la interacción entre partículas. Cuando se la tiene en cuenta, el comportamiento del sistema puede ser substancialmente diferente. Mientras la fuerza de arrastre no sea demasiado grande y las paredes del canal no tengan variaciones demasiado bruscas, se dispone de una descripción teórica: la ecuación de Fick-Jacobs. Describe de manera apropiada la evolución de la concentración de partículas integrada en la dirección transversal al canal. La versión original no tiene en cuenta la posible interacción entre partículas. La interacción, sin embargo, es relevante en especial cuando la difusión tiene lugar en materiales microporosos o en nanotubos y el tamaño de las partículas se hace comparable al ancho del canal. Es posible obtener una versión modificada de la ecuación de Fick-Jacobs que tenga en cuenta la interacción tipo hard-core. Resultados numéricos de simulaciones de Monte Carlo confirman la validez de la ecuación.