Estudio de propiedades dinámicas de sistemas acuosos sobre-enfriados

• Autores: Frank, Guillermo Alberto
• Año de publicación: 2008
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Corti, Horacio Roberto; Marconi, Mario Carlos
• Materia: LIQUIDOS SOBRE-ENFRIADOS; STOKES-EINSTEIN; DESACOPLE; SACAROSA; TREHALOSA; SUPERCOOLED LIQUIDS; STOKES-EINSTEIN; DECOUPLING; SUCROSE; TREHALOSE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Este trabajo de Tesis aborda la problemática del transporte molecular en medios sobreenfriados, cercanos a la transición vítrea. En esas condiciones, la relación entre los tiempos de relajación estructural y la difusión molecular no puede ser descripta por los modelos de líquidos comunes. La relación clásica de Stokes-Einstein D～η−1, entre difusión molecular D y viscosidad η del medio, queda invalidada. Ocurre un desacople entre la movilidad molecular (i.e. de solutos disueltos) y la viscosidad del solvente. A lo largo de los capítulos siguientes se estudió este fenómeno para solutos de distinto tamaño en sistemas modelo de sacarosa y trehalosa acuosa. Se procedió a determinar experimentalmente la difusión de solutos fluorescentes por medio de la metodología FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching) para distintas concentraciones de disacárido en agua. Los resultados obtenidos se interpretaron a la luz de modelos teóricos existentes para líquidos sobre-enfriados (teoría del acoplamiento de modos, modelo de Adam-Gibbs, modelo del volumen libre, etc.). Se estudió el papel de las heterogeneidades estructurales del sistema en el grado de desacople entre D y η. Finalmente, se desarrolló un modelo simple que permite explicar este fenómeno.
The dissertation deals with the molecular transport phenomena in supercooled media, close to the glass transition. Under supercooling conditions, standard hydrodynamic models cannot be used to describe the relationship between structural relaxation time and molecular diffusion. The usual Stokes-Einstein relation D～η−1 for molecular diffusion D and viscosity η no longer holds. It appears to be a decoupling between molecular mobility (i.e. of the dissolved solute) and the solvent’s viscosity. Decoupling phenomena for solutes of different sizes in aqueous sucrose and trehalose matrices was analyzed. First, fluorescent probe diffusion was measured using the FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching) technique for different concentrations of disaccharides in water. The experimental results were then contrasted with conventional supercooled liquid theories (i.e. mode coupling theory, Adam-Gibbs theory, free volume theory, etc.). Second, the role of the system structural heterogeneities on the degree of decoupling between D and η was determined and a simple model explaining the decoupling phenomena was developed.
Fil: Frank, Guillermo Alberto. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.