Oportunidades de investigación en

física y fisicoquímica en SIMULAB y

CIDNA-ESPOL

Eduardo V. Ludeña

Investigador Prometeo

CIDNA-ESPOL

Departamento de Física, ESPOL, 22 de Mayo, 2015

La charla se enfocará sobre las siguientes

actividades de investigación que se están

desarrollando en:

- SIMULAB (Laboratorio de Simulación de

Materiales) de la Facultad de Física de la

ESPOL

- CIDNA (Centro de Investigaciones en

Nanotecnología) de la ESPOL:

-

Modelaje de nano catalizadores: Y. Aray, EVL, M. Cornejo, P. Iza, D. Zambrano, R. Paredes

-Modelaje de interacción petróleo-agua-surfactante-sales para recuperación mejorada: Y Aray, R. Paredes, M. Cornejo, S. Samaniego, A. Martiz, EVL.

-Aplicaciones de cDFT (la versión clásica de la teoría del funcional de la densidad) a líquidos inhomogéneos complejos. EVL, Y. Aray, R. Paredes (y quienes se unan)

-Problemas básicos en FT-DFT (teoría del funcional de la densidad

a temperatura finita) y en cDFT.

EVL, C. Vegas, J. Corregidor, M. Cornejo, P. Iza, D. Zambrano, Y.

Aray, R. Paredes (y quienes se unan)

-Sistemas cuánticos de pocas partículas.

EVL, M.Cornejo.,Y.Aray, P. Iza, D. Zambrano (y quienes se unan)

-Funcionales de energía cinética y funcionales híbridos en DFT

cuántico. EVL, E. Salazar, D. Arroyo, J. Vallejo (y quienes se unan)

Modelaje de nano catalizadores

G. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1.- Diseño de modelos, usando simulación a multiescala, de nuevos catalizadores, tan o más

eficientes que los que actualmente se importan para las refinerías de Ecuador.

2.- Sintesis de nanopartículas de catalizador soportadas en zeolitas naturales o activadas,

abundantes en el Ecuador.

3.- Caracterización de los catalizadores sintetizados por medio de técnicas experimentales.

4.- Pruebas en microreactores de los catalizadores sintetizados en condiciones de carga de

refinería y condiciones reales de presión y temperatura y escalamiento de la síntesis.

Modelaje de interacción petróleo-agua-

surfactante-sales para recuperación mejorada.

F. RESUMEN DE LA PROPUESTA

Gran parte de los yacimientos de petróleo en el Ecuador se encuentran en su etapa de declive de

producción. Por esta razón es necesario la aplicación de métodos de recuperación secundaria y

mejorada que permitan aumentar la recuperación de petróleo, aumentando con ello las reservas

probadas. El presente proyecto propone construir un protocolo teórico-experimental para

estudiar fenómenos interfaciales involucrados en procesos de recuperación de hidrocarburos.

Dicho protocolo consta de varias etapas:

(1) efectuar simulaciones atomísticas y mesoscópicas para estudiar la estructura molecular de la

interface y su influencia en las propiedades interfaciales,

(2) realizar mediciones en el laboratorio de estas propiedades interfaciales y

(3) estimar los factores de recobro mediante experimentos de desplazamiento de fluidos. Nos

enfocaremos en dos problemas de importancia clave parar el Ecuador.

-Aplicaciones de cDFT (la versión clásica de

la teoría del funcional de la densidad) a

líquidos inhomogéneos complejos.

Density Functional Theory for Chemical Engineering: From Capillarity to Soft Materials

Jianzhong Wu

AIChE Journal March 2006 Vol. 52, No. 3 1169

Understanding the microscopic structure and macroscopic properties of condensed

matter from a molecular perspective is important for both traditional and modern

chemical engineering. A cornerstone of such understanding is provided by statistical

mechanics, which bridges the gap between molecular events and the structural and

physicochemical properties of macro- and mesoscopic systems. With ever-increasing

computer power, molecular simulations and ab initio quantum mechanics are promising

to provide a nearly exact route to accomplishing the full potential of statistical mechanics.

However, in light of their versatility for solving problems involving multiple length and

timescales that are yet unreachable by direct simulations, phenomenological and

semiempiricalm methods remain relevant for chemical engineering applications in the

foreseeable future.

Classical density functional theory offers a compromise: on the one hand, it is able

to retain the theoretical rigor of statistical mechanics and, on the other hand, similar to

a phenomenological method, it demands only modest computational cost for modeling the

properties of uniform and inhomogeneous systems. Recent advances are summarized of

classical density functional theory with emphasis on applications to quantitative modeling

of the phase and interfacial behavior of condensed fluids and soft materials, including

colloids, polymer solutions, nanocomposites, liquid crystals, and biological systems.

Attention is also given to some potential applications of density functional theory to

material fabrications and biomolecular engineering

Problemas básicos en FT-DFT (teoría del funcional de la densidad a temperatura finita) y en cDFT.

N-Representabilidad en FT-DFT y cDFT

• Tesis de Licenciatura en Física, Escuela Politécnica Nacional, Quito

• 1.- Cristian Vegas

• “Problema de la N-Representabilidad Funcional en la Teoría del Funcional de la Densidad a Temperaturas Finitas

• 2.- Javier Corregidor

• “Problema de la N-Representabilidad del Funcional de la Densidad en Exceso en la Teoría Clásica del Funcional de la Densidad

Estructura de la Matriz Densidad de Orden 2:

-Ejemplo para un Sistema Modelo de 4 partículas.

-Modelo de H2 con potenciales armónicos.

-Problema: Encontrar formas explícitas para la matriz 2 para electrones y núcleos y obtener la forma explícita de la función de correlación.

Este es un problema abierto a colaboración

Sistemas modelos de tres y cuatro partículas

-Solución por teoría de Perturbación de Jiang [Phys. Rev. 35, 9287 (1987)] del átomo de Helio confinado en un potencial armónico.

-Evaluación en el primer orden de la teoría de perturbación

Problema abierto a la colaboración.

Problema del Funcional de la Energía CinéticaTesis en curso en la Escuela Politécnica Nacional, Quito

1.- Darío Arroyo

“Cálculo de la Energía y la Densidad Electrónica de Átomos resolviendo la Ecuación de Euler-Lagrange Obtenida a partir de Funcionales Aproximados para la Energía.”

2.- Jorge Vallejo

“Cálculo de la Fuerza de Sistemas Multielectrónicos a partir de Funcionales Aproximados para la Energía”

Eduardo V. LudeñaEmail: popluabe@yahoo.es

•Están bienvenidos todos aquellos que quieran colaborar en estos proyectos de investigación