Caracterización de microestructuras formadas por coloides autopropulsados y superparamagnéticos bajo un campo magnético externo: dinámica browniana y análisis de escala
Descripción del Articulo
The microstructures formed by magnetic colloids in the absence or presence of external magnetic fields plays a key role in the design of multifunctional nanomaterials. In this work we have carried out Brownian dynamics simulations of a dilute suspension composed by self-propelled superparamagnetic c...
Autor: | |
---|---|
Formato: | tesis de grado |
Fecha de Publicación: | 2018 |
Institución: | Universidad Nacional de Trujillo |
Repositorio: | UNITRU-Tesis |
Lenguaje: | español |
OAI Identifier: | oai:dspace.unitru.edu.pe:20.500.14414/10874 |
Enlace del recurso: | https://hdl.handle.net/20.500.14414/10874 |
Nivel de acceso: | acceso abierto |
Materia: | Microestructuras formadas por coloides |
id |
UNIT_7d827cf236e7d79ebec672dcecd63989 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:dspace.unitru.edu.pe:20.500.14414/10874 |
network_acronym_str |
UNIT |
network_name_str |
UNITRU-Tesis |
repository_id_str |
4801 |
dc.title.es_PE.fl_str_mv |
Caracterización de microestructuras formadas por coloides autopropulsados y superparamagnéticos bajo un campo magnético externo: dinámica browniana y análisis de escala |
title |
Caracterización de microestructuras formadas por coloides autopropulsados y superparamagnéticos bajo un campo magnético externo: dinámica browniana y análisis de escala |
spellingShingle |
Caracterización de microestructuras formadas por coloides autopropulsados y superparamagnéticos bajo un campo magnético externo: dinámica browniana y análisis de escala De la Cruz Araujo, Ronald Abel Microestructuras formadas por coloides |
title_short |
Caracterización de microestructuras formadas por coloides autopropulsados y superparamagnéticos bajo un campo magnético externo: dinámica browniana y análisis de escala |
title_full |
Caracterización de microestructuras formadas por coloides autopropulsados y superparamagnéticos bajo un campo magnético externo: dinámica browniana y análisis de escala |
title_fullStr |
Caracterización de microestructuras formadas por coloides autopropulsados y superparamagnéticos bajo un campo magnético externo: dinámica browniana y análisis de escala |
title_full_unstemmed |
Caracterización de microestructuras formadas por coloides autopropulsados y superparamagnéticos bajo un campo magnético externo: dinámica browniana y análisis de escala |
title_sort |
Caracterización de microestructuras formadas por coloides autopropulsados y superparamagnéticos bajo un campo magnético externo: dinámica browniana y análisis de escala |
author |
De la Cruz Araujo, Ronald Abel |
author_facet |
De la Cruz Araujo, Ronald Abel |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor.fl_str_mv |
Quevedo Novoa, Luis Guillermo |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
De la Cruz Araujo, Ronald Abel |
dc.subject.es_PE.fl_str_mv |
Microestructuras formadas por coloides |
topic |
Microestructuras formadas por coloides |
description |
The microstructures formed by magnetic colloids in the absence or presence of external magnetic fields plays a key role in the design of multifunctional nanomaterials. In this work we have carried out Brownian dynamics simulations of a dilute suspension composed by self-propelled superparamagnetic colloids, in order to study the interplay between the self-propulsion and the magnetic interaction forces in their aggregation process, when the suspension is subjected to a strong external magnetic field. This simulation method solves, numerically, the force and torque balance equations which arise after applying the Newton’s second law to the translational and rotational motion of spherical magnetic particles immersed in a Newtonian fluid. The model neglects the particle inertia, the gravity effects and the hydrodynamic interparticle interactions, which is a common practice when the system is dilute and the particle sizes are in the colloidal range (size 1nm10 m). The mean cluster size and the population distributions were measured as a function of time for various combinations of Péclet number (Pe)—ratio between selfpropulsion and Brownian forces—and small dimensionless magnetic dipole-dipole strength ( 20)—ratio between the magnetic dipole-dipole and Brownian forces.It was found that as well as the Pe increases the ability of the system to aggregate increases to a critical value of Pe which depends of . After this critical Pe the average size of aggregates reach a steady state value and also depends of . At Pe ! 1 and due to the predominance of self-propulsion force with respect to the Brownian force Nc ! 1. Our analysis shows that these results are better presented as a function of the ratio Pe= , because this ratio represents the interplay between the self-propulsion force and the magnetic interaction strength. Our physical model was “validated"with the expected when Pe ! 0. These results and methodology could be used to continue exploring potential applications of recent particles synthesized with similar features (self-propelled and superparamagnetic) as used in the present model. In specific this study demonstrate that the size of chains formed by magnetic particles can be controlled changing the self-propulsion force in the system avoiding for example very long chains which can difficult their use in drug delivery, magnetic hyperthermia or other applications where very long chains is a undesired scenario. |
publishDate |
2018 |
dc.date.accessioned.none.fl_str_mv |
11/5/2018 10:33 |
dc.date.available.none.fl_str_mv |
11/5/2018 10:33 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2018-04 |
dc.type.es_PE.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/bachelorThesis |
format |
bachelorThesis |
dc.identifier.uri.none.fl_str_mv |
https://hdl.handle.net/20.500.14414/10874 |
url |
https://hdl.handle.net/20.500.14414/10874 |
dc.language.iso.es_PE.fl_str_mv |
spa |
language |
spa |
dc.relation.ispartof.fl_str_mv |
SUNEDU |
dc.relation.ispartofseries.none.fl_str_mv |
Tmec;Tmec |
dc.rights.es_PE.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
dc.rights.uri.es_PE.fl_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/ |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
rights_invalid_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/ |
dc.publisher.es_PE.fl_str_mv |
Universidad Nacional de Trujillo |
dc.source.es_PE.fl_str_mv |
Universidad Nacional de Trujillo Repositorio institucional - UNITRU |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:UNITRU-Tesis instname:Universidad Nacional de Trujillo instacron:UNITRU |
instname_str |
Universidad Nacional de Trujillo |
instacron_str |
UNITRU |
institution |
UNITRU |
reponame_str |
UNITRU-Tesis |
collection |
UNITRU-Tesis |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://dspace.unitru.edu.pe/bitstreams/203ba0f5-c9d1-43b9-b61c-03fb938cecc3/download https://dspace.unitru.edu.pe/bitstreams/b3a054aa-9a6b-40c0-9266-6b4ded6e8f6b/download |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
c3733a3170810d57c83a7ce02715363d 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositorio Institucional - UNITRU |
repository.mail.fl_str_mv |
repositorios@unitru.edu.pe |
_version_ |
1807290185047605248 |
spelling |
Quevedo Novoa, Luis GuillermoDe la Cruz Araujo, Ronald Abel11/5/2018 10:3311/5/2018 10:332018-04https://hdl.handle.net/20.500.14414/10874The microstructures formed by magnetic colloids in the absence or presence of external magnetic fields plays a key role in the design of multifunctional nanomaterials. In this work we have carried out Brownian dynamics simulations of a dilute suspension composed by self-propelled superparamagnetic colloids, in order to study the interplay between the self-propulsion and the magnetic interaction forces in their aggregation process, when the suspension is subjected to a strong external magnetic field. This simulation method solves, numerically, the force and torque balance equations which arise after applying the Newton’s second law to the translational and rotational motion of spherical magnetic particles immersed in a Newtonian fluid. The model neglects the particle inertia, the gravity effects and the hydrodynamic interparticle interactions, which is a common practice when the system is dilute and the particle sizes are in the colloidal range (size 1nm10 m). The mean cluster size and the population distributions were measured as a function of time for various combinations of Péclet number (Pe)—ratio between selfpropulsion and Brownian forces—and small dimensionless magnetic dipole-dipole strength ( 20)—ratio between the magnetic dipole-dipole and Brownian forces.It was found that as well as the Pe increases the ability of the system to aggregate increases to a critical value of Pe which depends of . After this critical Pe the average size of aggregates reach a steady state value and also depends of . At Pe ! 1 and due to the predominance of self-propulsion force with respect to the Brownian force Nc ! 1. Our analysis shows that these results are better presented as a function of the ratio Pe= , because this ratio represents the interplay between the self-propulsion force and the magnetic interaction strength. Our physical model was “validated"with the expected when Pe ! 0. These results and methodology could be used to continue exploring potential applications of recent particles synthesized with similar features (self-propelled and superparamagnetic) as used in the present model. In specific this study demonstrate that the size of chains formed by magnetic particles can be controlled changing the self-propulsion force in the system avoiding for example very long chains which can difficult their use in drug delivery, magnetic hyperthermia or other applications where very long chains is a undesired scenario.Las microestructuras formadas por coloides magnéticos en ausencia o presencia de un campo magnético externo juegan un rol clave en el diseño de nanomateriales multifuncionales. En este trabajo hemos realizado simulaciones de dinámica Browniana de una suspensión diluida compuesta por coloides superparamagnéticos autopropulsados, con el objetivo de estudiar la interrelación entre la fuerza de autopropulsión y la fuerza de interacción magnética en su proceso de agregación, cuando la suspensión está sometida a un fuerte campo magnético externo. Este método de simulación resuelve, numéricamente, las ecuaciones de balance de fuerzas y de torques que resultan de aplicar la segunda ley de Newton al movimiento traslacional y rotacional de partículas magnéticas con geometría esférica y sumergidas en un fluido Newtoniano. El modelo desprecia la inercia de la partícula, la gravedad y las interaciones hidrodinámicas, lo cual es un práctica común cuando el sistema es diluido y los tamaños de las partículas están en el rango coloidal (tamaño 1nm10 m ). El tama´no promedio y las distribuciones de población fueron medidos en función de tiempo para varias combinaciones de números de Péclet (Pe)—razón entre la fuerza de autopropulsión y la fuerza Browniana—y pequeñas intensidades adimensionales de la fuerza magnética dipolo-dipolo ( 20)—razón entre la fuerza magnética dipolo-dipolo y la fuerza Browniana. Se encontró que a medida que Pe crece, la habilidad del sistema para agregarse crece hasta un valor crítico de Pe el cuál depende de . Despues de este crítico Pe el tamaño promedio de los agregados logra una saturación a un estado estable que cuyo valor depende de nuevamente. A Pe ! 1 y debido a la predominancia de la fuerza de autopropulsión con respecto a la fuerza Browniana Nc ! 1. Nuestro análisis muestra que esos resultados son mejor presentados uando la razón Pe= , debido a que esta razón representa la competencia entre la fuerza de autopropulsión y la fuerza de interacción magnética. Nuestro modelo físico fue “validado” con lo que se espera cuando Pe ! 0. Estos resultados y metodología podrían ser usados para continuar explorando potenciales aplicaciones de partículas recientemente sintetizadas con características similares (autopropulsadas y superparamagnéticas) como usadas en este modelo. En específico este estudio demuestra que el tamanó de las cadenas formadas por partículas magnéticas puede ser controlado cambiando la fuerza de autopropulsíon en los sistemas evitando por ejemplo cadenas muy largas las cuales pueden dificultar su uso en entregado de medicamentos, hipertermia magnética u otras aplicaciones donde cadenas muy grandes es un escenario no deseado.TesisspaUniversidad Nacional de TrujilloTmec;TmecSUNEDUinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/Universidad Nacional de TrujilloRepositorio institucional - UNITRUreponame:UNITRU-Tesisinstname:Universidad Nacional de Trujilloinstacron:UNITRUMicroestructuras formadas por coloidesCaracterización de microestructuras formadas por coloides autopropulsados y superparamagnéticos bajo un campo magnético externo: dinámica browniana y análisis de escalainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTítulo ProfesionalIngeniero MecánicoIngenieríaUniversidad Nacional de Trujillo. Facultad de IngenieríaORIGINALDe La Cruz Araujo, Ronal Abel.pdfDe La Cruz Araujo, Ronal Abel.pdfMicroestructuras formadas por coloidesapplication/pdf3156539https://dspace.unitru.edu.pe/bitstreams/203ba0f5-c9d1-43b9-b61c-03fb938cecc3/downloadc3733a3170810d57c83a7ce02715363dMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://dspace.unitru.edu.pe/bitstreams/b3a054aa-9a6b-40c0-9266-6b4ded6e8f6b/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD5220.500.14414/10874oai:dspace.unitru.edu.pe:20.500.14414/108742024-04-21 13:06:17.939http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/info:eu-repo/semantics/openAccessopen.accesshttps://dspace.unitru.edu.peRepositorio Institucional - UNITRUrepositorios@unitru.edu.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 |
score |
13.754011 |
Nota importante:
La información contenida en este registro es de entera responsabilidad de la institución que gestiona el repositorio institucional donde esta contenido este documento o set de datos. El CONCYTEC no se hace responsable por los contenidos (publicaciones y/o datos) accesibles a través del Repositorio Nacional Digital de Ciencia, Tecnología e Innovación de Acceso Abierto (ALICIA).
La información contenida en este registro es de entera responsabilidad de la institución que gestiona el repositorio institucional donde esta contenido este documento o set de datos. El CONCYTEC no se hace responsable por los contenidos (publicaciones y/o datos) accesibles a través del Repositorio Nacional Digital de Ciencia, Tecnología e Innovación de Acceso Abierto (ALICIA).