Incommensuración conformacional en cristales moleculares

Existen sólidos orgánicos en los cuales las interacciones intermoleculares tienen un efecto determinante sobre la conformación de equilibrio y la dinámica molecular. Tal es el caso de los compuestos de la familia de los bifenilos, que presentan en general valores bajos para la energía de torsión fenil-fenil, en algunos casos comparables a los de las interacciones intermoleculares. Esta competencia de interacciones inter. e intramoleculares, al variar con la temperatura, ocasiona transiciones de fase que pueden involucrar la pérdida de la periodicidad del cristal, como ocurre con el bifenilo y el bis(4-clorofenil)sulfone ((ClC6H4)2SO2), abreviado como BCPS). En estos compuestos se producen transiciones a fases inconmensuradas (IC), en las cuales los ángulos interfenilos están modulados espacialmente con una periodicidad irracional respecto de la red cristalina subyacente. Por otra parte, estos mismos factores estéricos y dinámicos internos juegan un rol crucial en el nivel de actividad biológica de una sustancia, a nivel molecular. En los bifenilos clorados se ha demostrado, que la conformación interna de la molécula y la libertad reorientacional de ciertos grupos moleculares (como por ejemplo anillos bencénicos, C-Cl3, etc.) son determinantes en la interacción con las membranas celulares durante el proceso de absorción. La toxicidad de los pesticidas derivados del DDT esta basada en este hecho. Así, el problema de cómo se modifica la conformación interna de la molécula y su dinámica debido a interacciones con su entorno (vecinos próximos en el sólido, membrana celular, etc.) guarda interés tanto desde el punto de vista de la física del sólido (estudio de fases aperiódicas, dinámica molecular) como de la física aplicada (grado de bioactividad). El objetivo general del proyecto es realizar la caracterización, el análisis y la descripción de los mecanismos que originan, en compuestos bifenilos colorados, transiciones a fases conformacionalmente inconmensuradas. Como objetivo específico, se plantea un estudio de compuestos estructuralmente semejantes al BCPS y soluciones sólidas de estos compuestos de BCPS. Se efectuarán de esta forma, perturbaciones del balance entre las interacciones intra e intermoleculares, observándose el efecto sobre los diagramas de fases, con referencia al correspondiente al BCPS.

Fluctuaciones de orden local en sistemas moleculares

Existe actualmente un interés muy difundido por los fluidos anisotrópicos (cristales líquidos, polímeros) debido a la gran cantidad de aplicaciones que se pueden realizar con ellos (por ejemplo en la fabricación de displays, en medicina, biología, etc.). Su estudio también planea interesantes problemas desde un punto de vista de la física fundamental. Sin embargo, a pesar de esto es muy poco lo que se conoce acerca de la dinámica molecular, y el problema está abierto. Las técnicas más apropiadas en este campo son el estudio de las propiedades dieléctricas y la RMN (relajación spin-red). En esta última, hay una gran actividad en el campo experimental con el desarrollo de numerosas técnicas nuevas. Sin embargo, desde el punto de vista de la teoría de la relajación se continúa utilizando aproximaciones semiclásicas. Entonces, es necesario revisar las hipótesis fundamentales de la teoría de la RMN con el fin de extender su campo de aplicación a problemas complejos como los que plantean los fluidos anistrópicos. El propósito general de esta línea de trabajo es el de extender la teoría semiclásica de relajación nuclear en RMN para incluir la naturaleza cuántica del fenómeno. Al cabo de esta investigación se espera poder describir la relajación del orden dipolar en mesofaces ordenadas como los cristales líquidos, ferrofluídos, etc. (...) Al cabo de este período se espera avanzar en las siguientes tareas: 1. Contar con una ecuación maestra para la matriz densidad de spin lo suficientemente general para incluir los efectos mencionados, pero que a la vez permita la comparación con los resultados experimentales. Dejando de lado las suposiciones clásicas de alta temperatura y orden débil, y en el marco de la suposición de temperatura de spin, se estudiará una expansión de la ecuación maestra en inversas de las temperaturas de la red y de spin. Conservando términos de orden mayor que lineal (aproximación clásica) e introduciendo las interacciones spin-spin durante el tiempo de correlación de la red (memoria microscópica) se analizará la dependencia con la frecuencia de Larmor de T1D y T1Z. Las interacciones spin-spin se introducirán mediante un método perturbativo de operadores. 2. Comprender la razón física de la diferencia de comportamiento con la frecuencia de Larmor de los parámetros T1D y T1Z. 3. Generalizar el análisis para aplicarlo al tiempo de relajación spin-red en el sistema rotante T1r.

Efecto de los campos magnéticos en la solidificación de fluidos orgánicos

La aplicación de los campos magnéticos al acondicionamiento de fluidos, fundamentalmente agua o hidrocarburos, se ha difundido en occidente en los últimos años. Existen en la actualidad diversos dispositivos disponibles comercialmente para eliminar depósitos de sales en aguas de duras, o atenuar la deposición de parafinas en los procesos de extracción y conducción de crudo de petróleo, y de algunos de sus derivados tales como los aceites minerales, el gas-oil, etc. Es reciente la publicación de estudios científicos que reportan los efectos de campos magnéticos intensos sobre las propiedades de precipitación de carbonatos. En los hidrocarburos, por otro lado, se ha informado la prolongación de los períodos de bombeo sin interrupción por taponamiento gracias a la presencia de dispositivos que inducen campos magnéticos en el interior de las tuberías. Sin embargo no se dispone hasta el momento de explicaciones científicas del fenómeno que permitan predecir y cuantificar los efectos descriptos. Por otro lado el diseño racional de dispositivos de tratamiento magnético requiere del cálculo de propiedades de equilibrio relevantes, tales como por ejemplo las temperaturas de formación de sólidos. En este contexto el abordaje termodinámico del problema implica un paso esencial en la conformación de un marco fundamental para su análisis, cuantificación y delimitación. La etapa de investigación que se pretende abarcar en el desarrollo del presente proyecto se focalizará en el análisis termodinámico del equilibrio sólido/líquido de sistemas orgánicos multicomponentes, en presencia de campos magnéticos estacionarios. Objetivo general * Contribuir a la interpretación del origen de los efectos de los campos magnéticos en el equilibrio sólido/líquido de sustancias orgánicas. Objetivos específicos * Elaboración de un modelo termodinámico para descripción del equilibrio sólido/líquido de mezclas multicomponentes parafinas/solventes, en presencia de campos magnéticos estacionarios. * Aplicación del modelo a sistemas hidrocarburo/parafinas.

Estudio de las presiones intergranulares de contacto en loees semisaturado

El comportamiento mecánico (deformación y resistencia al corte) de los suelos es gobernado principalmente por las presiones de contacto entre las partículas que lo componen. Estas presiones se las denomina también como tensiones efectivas o presiones intergranulares de contacto. (...) El presente proyecto tiene por objeto el estudio de las presiones efectivas en suelos colapsables como loess en estado saturado. Se propone determinar la velocidad de propagación de ondas de corte en muestra de suelo semisaturado [de la Ciudad de Córdoba], [en] los cuales previamente se han determinado sus relaciones humedad-succión en cámaras de succión controlada. Los resultados serán estudiados a los fines de determinar los modelos teóricos que expliquen las relaciones entre la humedad, la succión, las tensiones efectivas y la velocidad de propagación de ondas. El estudio propuesto permitirá comprender la elevada rigidez de los loess en estado de humedad natural (semisaturados), comportamientos atípicos como el colapso, cementación de los agregados y comportamiento dinámico.

Estudio, diseño e implementación de un circuito integrado de aplicación específica para registradores en cadenas de frío

Uno de los factores que afectan seriamente la calidad de los productos lácteos es la continuidad de la cadena de frío desde que los mismos salen de la planta hasta que es vendido a los consumidores. El aseguramiento de la antes citada cadena es particularmente importante en la etapa de transporte debido a los períodos muchas veces prolongados que deben transcurrir hasta la llegada de los productos a los centros de consumo, correspondiendo esta responsabilidad a las empresas de transporte. De la importancia de la etapa de transporte se deduce el interés de las industrias de auditar de alguna forma a las empresas encargadas del mismo, de al forma de garantizar la continuidad de la cadena del frío, ya que de llegar a consumirse un producto en mal estado, la productora de lácteos sufriría serios problemas de imagen ante los consumidores que se traducirían en dificultades a la hora de intentar posicionar sus productos en el mercado. De aquí la importancia de control de los transportistas, siendo absolutamente necesario disponer de equipamiento que permita efectuarlo. Dicho equipamiento deberá ser de bajo costo, debido fundamentalmente a la gran cantidad de unidades a controlar, de bajo consumo, totalmente independiente de las instalaciones del equipo de transporte, fácilmente programable y utilizable, de gran confiabilidad, y por sobre todo totalmente inviolable de tal forma de evitar la alteración de los datos contenidos en el sistema. (...) (...) El presente proyecto tiene por objetivo el desarrollo, simulación e implementación de un Circuito Integrado de Aplicación Específica (ASIC), que logre reunir en un solo circuito integrado toda la electrónica asociada a un registrador de temperaturas para control de continuidad de cadenas de frío. Dicho desarrollo se llevará a cabo mediante la utilización de técnicas microelectrónicas que permiten el diseño del ASIC mediante programas de Diseño Asistido por Computadora, su simulación lógica-temporal mediante simuladores eléctricos y finalmente la obtención de las máscaras de fabricación del circuito integrado para su posterior fabricación en el extranjero. (...) Específicamente, durante el período para el cual se solicita el apoyo, se deberán superar las etapas de diseño, simulación, extracción de componentes parásitos del layout, resimulación y obtención del circuito integrado mediante gestión de fabricación en el extranjero. Dicho prototipo deberá ser evaluado para determinar la perfomance del mismo y establecer sus especificaciones. Con posterioridad se construirán tres instrumentos prototipos para su evaluación mediante pruebas en funcionamiento real.

Adecuación de catalizadores zeolíticos para su aplicación en síntesis de productos químicos finos y catálisis ambiental

La catálisis es la ciencia estratégica por excelencia ya que de ella depende todo el desarrollo de la industria. Si se analiza toda la química y la petroquímica en el mundo se verá que el impacto de ésta alcanza al 50 % en ahorro de material, energía y disminución de sustancias peligrosas para el ambiente. En catálisis heterogénea se emplean materiales sólidos o productos químicos sólidos que poseen un elevado valor de mercado en función de su especificidad. La preparación de dichos materiales involucra principalmente la química del estado sólido y fenómenos de adhesión, gas-sólido y líquido-sólido. Asimismo, presentan una textura complicada y un área superficial bien desarrollada cuya manufactura implica la química coloidal y varios fenómenos de interfase relacionados con la adición, difusión y procesos de movilidad en los sólidos o en sus superficies. Algunos científicos consideran que hacer un catalizador, además de ser una ciencia, es un arte. En este sentido, preparar catalizadores con elevada actividad, selectividad y prolongada vida útil, requiere incrementar el conocimiento de las bases científicas para el desarrollo de diferentes métodos de preparación así como también atender a la actividad inherente a sus componentes (composición química), la estructura física del catalizador, la resistencia mecánica (estabilidad) y las condiciones operativas de la reacción. En función de lo antedicho, cabe señalar que los objetivos de esta investigación son: adecuar y modificar catalizadores zeolíticos selectores de forma según la necesidad del proceso a encarar; y aplicarlos a reacciones de síntesis de productos químicos finos y especialidades, y a procesos catalíticos que involucren el mejoramiento de la calidad del medio ambiente. Para la realización de este plan de trabajo se estudiará el efecto de las condiciones de intercambio en el desarrollo de catalizadores con funciones activas del tipo protónico, amonio, Zn, Ga, Mn, Ni, PB, Mo, Cu, W. También, se tendrá en cuenta su caracterización fisicoquímica y aplicación en reacciones de química fina y catálisis ambiental, tales como: sustitución de aromática electrofílica de anilina con metanol; transalquilación de naftaleno con mesitileno; oxidación de 2 metil naftaleno hacia 2 metil 1,4 naftoquinona (vitamina K3); transformación de residuos plásticos (polietileno, polipropileno y copolimero etileno-polipropileno) en hidrocarburos aromáticos; relación naturaleza sitio activo y actividad catalítica.