Doctorado en Ciencias con mención en Física

Caracterización Acústica de Fenómenos de Fricción Interfacial a Escala Nanométrica: Aplicaciones de Microscopía Acústica de Campo Cercano Combinada con Fuerza Interfacial La fricción, responsable de significativas pérdidas energéticas, tiene un impacto profundo en términos tecnológicos, económicos y ambientales. Este proyecto aborda este fenómeno desde una perspectiva nanométrica para comprenderlo a nivel fundamental y así promover avances en la eficiencia energética y la sostenibilidad ambiental. El objetivo principal es investigar los mecanismos de fricción interfacial mediante la técnica Shear-force Acoustic Near-field Microscopy (SANM), que permite analizar la emisión acústica generada por fluidos confinados entre superficies sólidas bajo deslizamiento oscilatorio. Este enfoque innovador busca correlacionar las emisiones acústicas con los procesos de disipación energética, aportando información crucial para optimizar sistemas como los nanoelectromecánicos (NEMS) y dispositivos de microfluídica. La metodología combina experimentos y simulaciones. En el plano experimental, se implementará SANM utilizando puntas nanométricas fabricadas con fibras ópticas, substratos planos y tarjetas FPGA programables. Esta herramienta permitirá estudiar con alta resolución la emisión acústica y las propiedades viscoelásticas de fluidos confinados. Simultáneamente, las simulaciones numéricas basadas en la ecuación de Young-Laplace modelarán la forma de meniscos de agua, asegurando la conservación volumétrica bajo condiciones de confinamiento extremo. El análisis comenzará con la caracterización de los meniscos de agua formados entre la punta del microscopio y los substratos. Estos serán estudiados a través del método de Runge-Kutta de cuarto orden, ajustando parámetros como el radio de curvatura y la posición inicial para garantizar resultados precisos. Las simulaciones permitirán identificar patrones en la disipación de energía y su relación con las emisiones acústicas detectadas. Se espera que los resultados proporcionen una comprensión detallada de cómo las propiedades viscoelásticas de fluidos confinados afectan la disipación de energía en sistemas nanométricos. Este conocimiento será clave para optimizar tecnologías avanzadas. Por ejemplo, en los NEMS, podría mejorar el diseño de sensores y actuadores, mientras que en la microfluídica permitiría desarrollar dispositivos más eficientes para aplicaciones biotecnológicas. El impacto del proyecto trasciende el ámbito académico. Los hallazgos contribuirán al desarrollo de tecnologías sostenibles que minimicen pérdidas energéticas, promoviendo una reducción en las emisiones de gases de efecto invernadero. Esto se traduce en beneficios económicos y ambientales, alineados con las demandas globales de sostenibilidad. Además, la integración de SANM como herramienta de investigación en nanotribología abrirá nuevas líneas de estudio sobre interacciones moleculares y atómicas en sistemas complejos. Correlacionar la emisión acústica con la respuesta viscoelástica de fluidos confinados establecerá una base sólida para investigaciones futuras en áreas como adhesión, hidratación y separación de compuestos químicos. En conclusión, este proyecto representa un esfuerzo significativo para desentrañar los mecanismos fundamentales de fricción interfacial y su relación con la disipación de energía. Al integrar técnicas experimentales avanzadas con simulaciones precisas, la investigación generará conocimientos con aplicaciones prácticas inmediatas y de largo plazo. Este enfoque no solo contribuirá al progreso científico, sino que también ofrecerá soluciones tangibles para mejorar la eficiencia energética y la sostenibilidad. La participación activa de la comunidad en iniciativas como esta será esencial para maximizar su impacto y construir un futuro más sostenible.

SOTELO CHICO ,CESAR ENRIQUE