Simulación Monte Carlo del modelo de Widom para microemulsiones

E. A. BEA; M. L. TROBO; A. DE VIRGILIIS

Villa Carlos Paz (Cba.)

Congreso; XX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2017

AAIFQ

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 anfifílica (surfactante). Esta fase puede describirse como si estuviera formada por regiones coherentes (de tamaño mesoscópico) de agua y aceite, separadas por capas de anfifílicos; así la tensión superficial 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 1⁄2 y donde las moléculas se identifican 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 tambien ha sido estudiadoparcialmente mediante simulaciones [4], aunque una descripción precisa del borde de fase para cualquiera de estas transiciones queda pendiente todavía.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 fluido desordenado. También caracterizamos su comportamiento crítico, y vemos que pertenece a la clase de universalidad del modelo de Ising standard. Por último, el análisis de funciones de correlación de pares nos permiteidentificar a la microemulsion como la fase desordenada que presenta estructura a escala mesoscópica.