Nuestro grupo estudia una gran variedad de sistemas de interés desde la perspectiva de la Física Estadística, una disciplina que, basada en un enfoque microscópico, es capaz de obtener y predecir sus propiedades observables. Entre los sistemas que estudiamos se encuentran medios granulares, líquidos simples, suspensiones coloidales, sistemas bioinspirados donde el transporte difusivo juega un papel esencial, sistemas magnéticos, superficies en crecimiento, y la evolución de frentes y focos epidémicos. Las técnicas utilizadas son muy amplias (métodos analíticos, numéricos, computacionales y experimentos en el laboratorio).
Nuestra investigación ha dado lugar a numerosas publicaciones en prestigiosas revistas JCR. Más abajo se detallan los resultados de la investigación que se han obtenido en el marco de la ayuda de la financiación de la Junta de Extremadura (Ayuda GR18079).
Hemos estudiado los términos de producción de energía en un gas granular de discos duros inelásticos y rugosos, lo que ha conducido a su vez a una descripción unificada de los casos de discos y de esferas rugosos.
Se han determinado los coeficientes de transporte asociados al flujo de calor de una mezcla granular forzada.
Se ha estudiado la estabilidad del estado homogéneo estacionario a partir del conocimiento de los coeficientes de transporte de la mezcla.
Se ha analizado la estabilidad del estado de enfriamiento homogéneo colisional de un gas granular rugoso y se ha obtenido la dependencia de la longitud crítica con los coeficientes de restitución normal y tangencial.
Se han obtenido las propiedades de transporte de un fluido granular denso a partir de un modelo de fluido granular confinado cuasi-bidimensional.
Se ha llevado a cabo un estudio del llamado discontinuous shear thickening en una suspensión granular bajo flujo tangencial uniforme. La suspensión está modelada por una fuerza de arrastre y un término de Langevin generalizado.
Se han obtenido las propiedades dinámicas de un intruso sumergido en un gas granular rugoso en el estado de enfriamiento homogéneo colisional. Se han comparado las predicciones teóricas con simulaciones de Monte Carlo y dinámica molecular.
Se han obtenido los coeficientes de transporte de una suspensión granular monocomponente en el contexto de la ecuación inelástica de Enskog. Como aplicación de lo anterior, se ha llevado a cabo un análisis de estabilidad lineal del estado homogéneo estacionario.
Se han determinado las contribuciones de primer orden en gradientes espaciales a las temperaturas parciales de una mezcla granular polidispersa. Se ha analizado el impacto de dichas contribuciones a la viscosidad de volumen.
Se han obtenido las ecuaciones de transporte en una suspensión granular polidispersa modelada por la ecuación de inelástica de Enskog. Se han comparado los resultados del estado homogéneo con simulaciones de dinámica molecular
Se ha escrito una monografía sobre la física de los flujos granulares gaseosos.
Se han determinado las condiciones para la aparición (o no) de una fase gaseosa en un sistema granular de capa delgada (también llamado confinado) y vibrado verticalmente. En particular, se ha establecido una relación con las condiciones de fricción con las fronteras físicas del sistema. El estudio se ha realizado mediante simulaciones de dinámica molecular realistas de un sistema con paredes con movimiento sinusoidal.
Para partículas granulares excitadas por corrientes de aire turbulento, se ha realizado un estudio sistemático de los distintos cambios en la simetría que pueden aparecer, caracterizando las fases observadas en experimentos de laboratorio. La corriente de aire se ajusta de manera que la dinámica sea pseudo-bidimensional.
Se ha demostrado la existencia de convección estacionaria de un medio granular en ausencia de gravedad y de cualesquiera gradientes externos impuestos. Se han caracterizado las propiedades de dicha convección. El estudio realizado es teórico y computacional (dinámica molecular).
Se han analizado las condiciones de transición de la convección anteriormente descrita a un régimen de turbulencia. El estudio se ha realizado mediante simulaciones de dinámica molecular.
Se han estudiado las condiciones de propagación de señales mecánicas en sistemas de discos granulares confinados, atendiendo en especial a la influencia de la inelasticidad en las colisiones en este fenómeno con aplicaciones prácticas en dispositivos como interruptores o transmisores de señal. El estudio se ha realizado mediante simulaciones de dinámica molecular y será próximamente extendido a experimentos de laboratorio.
Se ha realizado una extensión del análisis de efectos de memoria a partículas viscoelásticas. Ello supone un avance en la descripción del problema, ya que el modelo colisional viscoelástico es más aproximado a situaciones experimentales.
Se ha completado un estudio de las condiciones para la aparición de efecto Mpemba múltiple, o complejo, en sistemas granulares de esferas duras rugosas.
Se han desarrollado códigos para el estudio de crecimiento de superficies, de acuerdo con un modelo de reacción-difusión, en dimensiones d < 5, así como los correspondientes programas de análisis de resultados.
Se han identificado las leyes de escala para el frente y su anchura, así como de las funciones de correlación en el espacio real y el de Fourier en 2 dimensiones, y se ha verificado que el crecimiento de estas superficies está descrito por la ecuación de Kardar-Parisi-Zhang.
En d = 2, se ha identificado que las fluctuaciones del frente se ajustan a una distribución Tracy-Widom con alto grado de precisión.
Se ha desarrollado un código para la clase de universidalidad de Directed Percolation (DP) en dimensiones d < 4, así como los programas de análisis correspondientes.
En paralelo, se han desarrollado códigos para el crecimiento de gotas líquidas depositadas en una superficie, de acuerdo con un modelo tipo Ising sujeto a dinámica de Kawasaki.
En el estudio de crecimiento de gotas líquidas, se han encontrado indicios de que los exponentes que regulan el crecimiento de la gota y la anchura de las capas involucradas podrían ser no universales.
Se han estudiado vidrios de espín en geometrías de tipo film. En primer lugar, se ha caracterizado de manera completa la dinámica de vidrios de espín bidimensionales. Posteriormente, se ha sido capaz de caracterizar los diferentes regímenes de la geometría de tipo film, explicando los resultados obtenidos en experimentos, pero encontrando nuevos regímenes que no se han detectado aún en los citados experimentos.
Además, en vidrios de espín tridimensionales, se han estudiado efectos de memoria tipo Mpemba, dinámica fuera del equilibrio (aging y caos) y se ha introducido un nuevo método para caracterizar la transición de fase en presencia de un campo magnético.
Finalmente, se ha caracterizado tanto en el equilibrio como fuera de él, el exponente crítico dinámico en el modelo de Heisenberg tridimensional.
Se ha hecho un estudio completo del potencial químico en una mezcla de esferas duras, comparando los datos de simulación con teorías de la literatura.
Además, también en el caso de mezclas de esferas duras, hemos llevado a cabo un estudio muy detallado de las funciones de correlación directa y del comportamiento asintótico de las funciones de distribución radial.
Se han estudiado las propiedades estructurales de un fluido de Jagla, tanto en teoría como en simulación, con especial énfasis en las líneas de Fisher-Widom.
La descripción exacta de un fluido unidimensional con interacción mediante un potencial de pozo triangular o de rampa ha sido abordada de forma exhaustiva.
Se ha estudiado asimismo la entropía residual de un fluido de esferas duras en dimensión fraccionaria.
Desde un punto de vista numérico, se ha construido una clase de aproximaciones para el cálculo de integrales de Kirkwood-Bluff.
También se ha propuesto una ecuación de estado para fluidos polidispersos de discos duros, con un buen acuerdo con resultados de simulación.
Continuando con sistemas de discos, se ha analizado la transición de segregación en mezclas no aditivas.
Se han estudiado las reacciones de coagulación y aniquilación en un medio unidimensional que se expande/contrae uniformemente.
Se han estudiado las soluciones de la ecuación de Fokker-Planck para caminantes aleatorios en tiempo continuo que se difunden bajo la influencia de un campo de fuerzas en un medio uniformemente expansivo/contractivo.
Se ha deducido la ecuación de Fokker-Planck para caminantes aleatorios en tiempo continuo que se mueven bajo la influencia de un campo de velocidades en un medio con expansión/contracción uniforme. Se han estudiado sus soluciones y, en particular, la dinámica de mezclado de dos pulsos bajo estas condiciones.
Se ha estudiado cómo afecta una expansión o contracción del medio físico a la difusión normal y anómala en un potencial armónico (proceso de Ornstein-Uhlenbeck).
Se ha estudiado el efecto de una expansión o contracción no uniforme del medio en la dinámica de tiempos cortos de los procesos de difusión normal y anómala, con y sin reacciones químicas.
Se han estudiado propiedades de primer paso de caminantes mortales en grafos jerárquicos, tales como el triángulo de Siérpinski.
Se ha iniciado el estudio de la cinética reactiva de dos partículas en medios con fronteras reflectantes.
Se ha descrito la evolución de patrones espaciales de infección en la epidemia del patógeno Phytophtora cinnamomi (coloquialmente conocida como “la seca”), que afecta a encinares y alcornocales. Se ha estudiado el impacto de rasgos topográficos y geomorfológicos y la movilidad de humanos y animales.
Se ha estudiado el papel de los flujos de escorrentía superficial en la evolución de patrones de infección por Phytophtora cinnamomi y en el surgimiento de nuevos focos mediante un modelo que combina un algoritmo de discretización espacial y ecuaciones diferenciales.
Se han reproducido patrones de propagación de “la seca” mediante un proceso de Poisson autoexcitable, obteniendo un buen acuerdo con los patrones observados.
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