Subject: [Depfis] Materia de Doctorado

From: "Marta Pedernera" <[email-masked]>
Date: Tue, 28 Mar 2006 18:24:50 -0300

A quienes pueda interesarle (o a quienes sepan de alguien que pueda interesarle)

    Durante el mes de Abril dictaré una materia de doctorado (Transición vítrea y procesos de relajación en materiales complejos) en el Depto. de Física de la FCEN. El curso tendrá caracter intensivo y se dictará del 3 al 21 de Abril con una carga horaria equivalente a un cuatrimestre (aprox. 4-5 horas por día). La materia otorgará 3.5 puntos para la carrera de doctorado y está destinada a doctorandos o estudiantes avanzados de las carreras de física, química o ingeniería (o ciencias) de los materiales. Más abajo (en este e-mail) encontrarán las motivaciones y los objetivos del curso y un programa del mismo. Los interesados pueden contactarse conmigo vía e-mail a [email-masked] 

    Agradeceré que le den la máxima difusión a este mensaje.

Motivaciones del curso

             Se sabe actualmente que la mayoría de los líquidos pueden ser enfriados por debajo de su temperatura de fusión, evitando la cristalización si la velocidad de enfriamiento es mayor que la de nucleación. Estos líquidos súper-enfriados forman a bajas temperaturas un sólido no cristalino (amorfo) denominado vidrio. Los vidrios tradicionales (los de puertas o ventanas) se forman con mucha facilidad, aun enfriando muy lentamente, mientras que otros vidrios, como los vidrios metálicos, pueden necesitar velocidades de enfriamiento extremadamente altas (hasta 107 K/s). En este curso analizaremos desde sistemas poliméricos (que forman vidrio muy fácilmente) hasta agua (cuya cristalización a -40C es, en principio, inevitable). Si bien los vidrios tradicionales se han estado fabricando y utilizando durante milenios, la física que gobierna la transición vítrea está aun lejos de ser comprendida completamente. Se sabe que aunque los distintos sistemas formadores de vidrio (SFV) son diferentes a nivel molecular, todos exhiben características fenomenológicas muy similares tales como una dependencia no exponencial de los tiempos de relajación de sus procesos estructurales y una dependencia no Arrhenius con la temperatura de la viscosidad. No hay hasta hoy una teoría cerrada que pueda dar cuenta de todas las características de la transición vítrea; pero hay sin embargo varias teorías que permiten explicar diferentes aspectos de este fenómeno. Analizaremos en este curso algunas de estas teorías, sus posibilidades y sus puntos débiles. Algunas de estas teorías proponen la existencia de regiones de re-arreglo cooperativo (CRR) que explicarían los procesos de relajación asociados con la transición vítrea. La existencia de estas CRR, y la longitud de correlación asociada a éstas, puede deducirse a partir del estudio de la dinámica de SFV en confinamientos geométricos. Este tema ha despertado un gran interés durante la última década y lo analizaremos también en el curso. 

 Objetivos del curso

             El objetivo principal del curso es que los alumnos se familiaricen con algunos de los problemas más importantes de la materia condensada blanda como son la transición vítrea y las relajaciones asociadas a ésta. Se estudiarán los procesos de relajación en sistemas formadores de vidrio (SFV) a distintas escalas espaciales: relajaciones locales, segmentales y globales, y se analizará la dependencia de los tiempos de relajación con la presión, la temperatura y la composición (en el caso de mezclas binarias). Los alumnos tendrán la oportunidad de estudiar tanto la fenomenología asociada con la transición vítrea, como las diferentes teorías utilizadas para explicar algunos de los aspectos asociados con ésta. El curso incluye también una introducción a la estructura y la dinámica de los polímeros que permitirá comprender los principios físicos que determinan la transición vítrea y los procesos de relajación en estos materiales.

            Adicionalmente, el curso tiene como objetivo que los alumnos conozcan las diversas técnicas experimentales que permiten caracterizar la transición vítrea y analizar los diferentes procesos de relajación que tienen lugar en los SFV. En este sentido el análisis de los datos es otro objetivo importante del curso ya que no sólo no es trivial sino que en algunos casos es causa de intensos debates y origen de interpretaciones contradictorias.

Programa del Curso

 <!--[if !supportLists]-->1)      <!--[endif]-->Polímeros. Definición y características. Configuraciones y conformaciones. Arquitectura polimérica. Peso molecular y distribución de pesos moleculares.

 <!--[if !supportLists]-->2)      <!--[endif]-->Transiciones de primer y segundo orden. Transición vítrea: características y fenomenología. Factores que afectan la temperatura de transición vítrea (Tg). Sistemas formadores de vidrio.

 <!--[if !supportLists]-->3)      <!--[endif]-->Teorías de la transición vítrea. Teoría del volumen libre, teoría de Adam-Gibbs, teoría de modos acoplados.

 <!--[if !supportLists]-->4)      <!--[endif]-->Movilidad molecular. Escalas temporales y espaciales de los movimientos moleculares. Relajaciones segmentales. Movimientos cooperativos. Longitud de correlación. Regiones cooperativas (CRR)

 <!--[if !supportLists]-->5)      <!--[endif]-->Procesos Debye. Dependencia no exponencial de los tiempos de relajación. Función de Kohlrausch-Williams-Watts (KWW). Funciones empíricas (Havriliak-Negami, Cole-Cole, Cole-Davidson y otras).

 <!--[if !supportLists]-->6)      <!--[endif]-->Dependencia con la temperatura de los tiempos de relajación. Ecuación de  Arrhenius. Ecuación de Vogel-Fulcher-Tammann (VFT). Fragilidad. Gráfico de Angell. 

 <!--[if !supportLists]-->7)      <!--[endif]-->Relajaciones locales. Movimientos de grupos laterales. Relajación de Johari-Goldstein. Transición vítrea en sistemas de bajo peso molecular.

 <!--[if !supportLists]-->8)      <!--[endif]-->Relajaciones globales de las cadenas poliméricas. Modo normal. Distancia entre extremos de la cadena. Dependencia del modo normal con el peso molecular.

 <!--[if !supportLists]-->9)      <!--[endif]-->Técnicas de espectroscopia mecánica y dieléctrica. Espectros y funciones de relajación. Análisis termodinámico. Calorimetría diferencial de barrido. Modulación de la temperatura para la determinación cuasi-estática del calor específico. Espectroscopia calorimétrica (Donth).

 <!--[if !supportLists]-->10)  <!--[endif]-->Dinámica molecular en sistemas confinados. Poros y confinamientos bidimensionales. Interacción con las superficies y longitud de correlación.

 <!--[if !supportLists]-->11)  <!--[endif]-->Presión hidrostática como variable de control. Variación de la Tg con la presión hidrostática. Separación de efectos térmicos y volumétricos. Extensión de la teoría de AG.

 <!--[if !supportLists]-->12)  <!--[endif]-->Agua. Cristalización y agua súper-enfriada. Soluciones acuosas. Agua confinada. Agua en sistemas biológicos. ¿Cuál es la Tg del agua?

 <!--[if !supportLists]-->13)  <!--[endif]-->Dinámica de mezclas de polímeros y otros sistemas binarios. Leyes de mezcla. Ley de Fox. Extensión de la teoría de AG para mezclas de polímeros. Efectos de conectividad y no-equilibrio.

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Gustavo Schwartz 
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