Se trata de un proyecto cuyo contenido se encuadra en el campo de la fisicoquímica. Dicho proyecto consiste en un estudio de termodinámica de no equilibrio en dos líneas básicas de investigación que se relacionan entre sí, a saber: los sistemas pequeños y los sistemas autoconfinados. Se pretende:  Realizar un estudio teórico-experimentalcomputacional de los procesos de no equilibrio en sistemas pequeños, que por sus dimensiones pueden situarse en la nanoescala.  Estudiar de manera teórico-computacional procesos de nanodifusión en medios confinados.  Describir los procesos de transferencia de carga en motores moleculares artificiales y nanomotores biológicos.  Realizar un estudio termo-cinético de los procesos de formación de vesículas.  Estudiar el proceso de nucleación y crecimiento en presencia de flujos mediante un modelo teórico, y su implementación computacional.

La contribución del proyecto de investigación es la descripción de la dinámica y las propiedades físicoquímicas de los sistemas físico-biológicos pequeños, y de los sistemas auto-confinados, bajo el enfoque de la mecánica estadística y la termodinámica de no equilibrio mesoscópica, lo cual constituye un enfoque novedoso al estudio de estos sistemas, y puede tener consecuencias positivas en el entendimiento de dichos sistemas. En particular, el proyecto contribuirá en lo siguiente: • Mostrar que en suspensiones coloidales concentradas el teorema de fluctuación-disipación se viola y como consecuencia la relación de Stokes-Einstein no es válida. Probar que lo anterior es debido a las fuerzas de confinamiento que el propio sistema original. Se pretende publicar un artículo de investigación y exponer los resultados en un congreso nacional o internacional. • Describir la dinámica irreversible de macromoléculas de DNA y RNA sometidas a fuerzas tensionales tal como se diseñan los experimentos reportados en la literatura reciente. Se pretende publicar un artículo de investigación, exponer los resultados en un congreso nacional o internacional. • Derivar la dinámica de Hamilton de sistemas pequeños en presencia de baños térmicos a partir de principios termo-estadísticos. Realizar la extensión a campos. Se pretende publicar un artículo de investigación y exponer los resultados en un congreso nacional o internacional. • Proponer una teoría microscópica más allá de tratamiento electromagnético para investigar la interacción de la radiación no equilibrada con la materia. Aplicar nuestros resultados para describir el intercambio de calor en nanoestructuras. Se planea exponer los resultados en un congreso nacional o internacional. • Proponer un modelo químico que provea una descripción energética de los procesos de transferencia de electrones y desplazamiento de anillos que ocurre en moléculas de rotaxano debido a un proceso foto-activado. Nuestro tratamiento del problema será una versión modificada de un trabajo previo que describe procesos de transporte en células vía motores moleculares. Se pretende publicar un artículo de investigación y exponer los resultados en un congreso nacional o internacional. • Proponer expresiones de la energía libre que den cuenta de la formación de vesículas esféricas a partir de membranas de lípidos planas y derivar una ecuación de Fokker-Planck para la distribución de probabilidad describiendo la dinámica de la formación de vesículas. Usar éstas expresiones para entender la dinámica de los poros transitorios en este tipo de vesículas esféricas y con otras morfologías. Posteriormente, en base a la dinámica, desarrollar prototipos de motores moleculares usando vesículas poradas. Se planea exponer los resultados en un congreso nacional o internacional. • Proponer un modelo que describa la difusión-adsorción de una mezcla de gases en medios porosos. Se obtendrá un coeficiente de difusión efectivo para cada especie, el cual dependerá de las propiedades de adsorción y geometría del medio poroso. La solución numérica del modelo se realizará mediante el método de elemento finito. Realizar simulaciones de dinámica molecular del fenómeno de difusión-adsorción. Se pretende publicar un artículo de investigación, exponer los resultados en un congreso nacional o internacional. • En el problema de nucleación en presencia de flujos, plantear la expresión de la energía libre de Gibbs de no-equilibrio con un potencial químico modificado por el flujo y una contribución elástica proporcional a la fuerza de restitución en el centro de nucleación, para estudiar el comportamiento de la supersaturación en presencia de un flujo cortante, de un gradiente de presión y de un campo eléctrico. Realizar simulaciones de dinámica molecular y dinámica browniana para este sistema. Se pretende publicar un artículo de investigación y exponer los resultados en un congreso nacional o internacional. En resumen, la contribución del proyecto es la generación de conocimiento original en ciencia interdisciplinaria que involucra la física, la química, la biología y la ciencia de materiales. En este proyecto se podría incluir un estudiante de posgrado, con lo que otra contribución del proyecto sería la formación de recursos humanos en ciencia interdisciplinaria. Los resultados del proyecto serán reportados en artículos de investigación que se someterán a revisión para su publicación en revistas indexadas con arbitraje internacional y además que se difundirán los resultados en foros académicos nacionales e internacionales.