INDAGAN CON REALIDAD VIRTUAL ACTIVIDAD DE LÍQUIDOS A NIVEL ATÓMICO

Foto: UNAM. Muestreo molecular sofisticado.

Fuente: UNAM

Investigadores del Instituto de Ciencias Físicas (ICF) de la UNAM aprovechan sistemas de realidad virtual, con el fin de analizar los movimientos de partículas atómicas, que pueden ser empleados para la entrega o suministro más eficiente de medicamentos o en la industria petrolera.

En entrevista, Humberto Saint-Martin Posada, investigador del área de Biofísica y Ciencia de Materiales del ICF, y titular del proyecto denominado “Estudios Teóricos de Disoluciones Acuosas y de Coexistencia de Fases”, respaldado financieramente por el Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica de la Dirección General de Asuntos del Personal Académico y con recursos de súper cómputo por el Laboratorio Nacional de Cómputo de Alto Desempeño (LANCAD-UNAM), conversó sobre esta investigación que realiza junto con su equipo de trabajo.

Explicó la relevancia de estudiar diversos fenómenos que ocurren en escalas de talla desde femtómetros (fm) y de tiempo desde milésimas de fs, (attosegundos, as = 10^-18 s), por ejemplo, transiciones electrónicas entre orbitales atómicos hasta nanómetros (nm = 10^-9 m) y µs, en que acontecen eventos de relevancia biológica, como la elusiva formación de balsas lipídicas en membranas celulares.

“El paso de un material a través de una membrana toma cierto tiempo y puede hacerlo por difusión simple o a través de uno de los “poros” (canales iónicos) que esta tiene”. Recientemente, Saint-Martin Posada, Alejandro Ramírez y Guillermo Hinojosa publicaron en la revista International Journal of Modern Physics B la justificación teórica de la existencia del anión de metano CH₄, con base en resultados experimentales de este último investigador, también del ICF.

Anteriormente publicaron varios artículos con las indagaciones donde, mediante realidad virtual, revisaron en computadora, la formación de hidratos de metano en la extracción del gas en pozos de sustracción profunda, con el objetivo de impedirlo por medios físicos: Diversos yacimientos de gas se encuentran en aguas profundas, así que para extraerlos se tiene que contar con una plataforma para perforar el fondo marino, y una tubería de 280 a 4000 metros.

Las condiciones aquí son diferentes a las halladas al nivel del mar. Cuando se extrae gas es probable que se meta agua a la tubería a presión alta (28 a 400 veces la presión atmosférica), a baja temperatura (4 ^oC) y se forma un tipo de hielos con obstáculos, a los que se les conoce como hidratos de gas.

Observaron cómo en el sitio más profundo de la tubería, puede formarse un bloqueo en una pequeña fracción de segundo, creando cristales de ese hielo que, similar a una ateroesclerosis, se agregan hasta taparla; al acumular presión, puede explotar. En este asunto de los hidratos de metano, encontramos cuál es el efecto de someter la tubería a un muy alto voltaje (Gigavolts, GV = 10⁹ V) que puede frenar, incluso revertir, la formación del hidrato.

En estos casos, la alternativa es poner anticongelantes, y lo que se realiza con la realidad virtual es que, antes de comprar estos materiales y hacerles pruebas de laboratorio, resultaría más rápido y barato tener modelos de ellos, las condiciones bajo las cuales ocurre la formación del hidrato y que la computadora trabaje, sin riesgo de explotar como la tubería, detalló Saint-Martin Posada.

Al trabajar con esta tecnología es lo mismo que usar sales de oro, platino o plomo, porque se utilizan representaciones, por lo que no se gasta más dinero en ellos que en la sal de cocina, NaCl. Como parte de este proyecto se busca diseñar una metodología con la que se puedan poner a prueba anticongelantes, y la empleen para orientar a Petróleos Mexicanos sobre cuál comprar para la extracción de gas.

“Todos los fenómenos químicos o fisicoquímicos los podemos abordar con esta metodología; hemos ido aprendiendo el tipo de ecuaciones que se aplican en cada situación. Hay algunas en las que debemos acudir a la mecánica cuántica, mientras que, en otras, basta con la mecánica clásica”.