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 Dr. Francisco Alarcon Oseguera            

Ph. D. in Physics, University of Barcelona, ​​Spain (2016)

Member of the National System of Researchers (SNI I)

Full Professor, Department of Physical Engineering, Science and Engineering Division,

University of Guanajuato.

Tel: (477) 788-5100 Ext 8494          E-mail: paco [at] fisica.ugto.mx

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2017-2019 Investigador Postdoctoral con cargo a proyecto
        Facultad de Ciencias Fı́sicas, Universidad Complutense de Madrid, Madrid Spain.

  • Estudio y desarrollo de nuevos métodos para usar la actividad (auto-propulsión) como una herramiente de Auto-Ensemblaje de Coloides. Con aplicaciones a materiales auto-reparables, dosificación de drogas dirigidas, computación y alamacenamiento de datos, neutralización y limpieza de contaminantes. Esta investigación se llevó a cabo en colaboración con Prof. Angelo Cacciuto de Columbia University
  • Estudio multidisciplinar de la estabilidad de biofilms de Pseudomonas fluorescens: mecánica, difusión y simulación. Con este proyecto, profundizamos en la comprensión de la estabilidad de biofilms de P. fluorescens. Aplicacion de diferentes técnicas de simualción que permitan modelar el crecimiento y el comportamiento dinámico del biofilm. Entender las interacciones entre la matriz extracelular,  sus componentes y diferentes agentes biocidas servirá para diseñar nuevos métodos de detección y de eliminación de biofilms.
  • Entender el mecanismo fundamental por el cual se forman estructuras de partı́culas activas mediante simulaciones numéricas. La materia activa representa una nueva clase de la materia condensada suave, en la que sus elementos activos pueden formar estructuras globales dinámicas fuera del equilibrio termodinámico. Recientemente se ha observado que dichas estructuras macroscopicas pueden ser formadas por un desbalance de interacciones dipolares. Esta investigación se lleva a cabo en colaboración con el grupo experimental del Prof. Dirk Aarts del Physical and Theoretical Chemistry Laboratory, University of Oxford.
  • Mediante simulaciones numéricas de modelos de particulas auto-propulsadas, entender el mecanismo de digestión de ciertas plantas carnı́voras (Género Gensilea). Esto en colaboración con el Prof. Laurence Wilson del Physics Department at the University of York.

2016 Investigador Postdoctoral con cargo a proyecto por 12 meses.
        Facultat de Fı́sica, Universitat de Barcelona, Barcelona Spain.

  • Análisis del efecto de la hidrodinámica en suspensiones de micro-nadadores, en particular nadadores tipo Janus, donde hicimos una comparación entre simulaciones numéricas y experimentos de coloides tipo Janus (Oro-Platino) auto-propulsados, realizados por colaboradores en la Universidad de Lyon, en el Laboratorio de la Prof. Cecile Cottin-Bizonne. El estudio numérico de estos sistemas ayudan a entender el diseño de futuros micro-robots con aplicaciones muy amplias.

2011-2015 Estudiante de doctorado
Facultat de Fı́sica, Universitat de Barcelona, Barcelona Spain.

  • Estudio del comportamiento colectivo de un modelo de micro-nadadores mediante la aplicación del modelo mesoscópico numérico Lattice-Boltzmann. Los micron-nadadores son un sistema activo y por lo tanto se encuentra fuera del equilibrio termodinámico, ya que es un materia compuesto por muchas unidades interactuantes, que individualmente, consumen energı́a y colectivamente generan movimiento o estreses mecánicos. Actualmente se están desarrollando experimentos en este campo a un ritmo muy veloz, en consecuencia son necesarias nuevas ideas teóricas para hacer consistente al campo de estudio e identificar comportamientos “universales” en estos sistemas propulsados internamente.
  • Analizamos mediante simulaciones numéricas, el comportamiento colectivo de un modelo de micronadadores. En particular, el modelo de squirmer, donde el movimiento del fluido alrededor de un micronadador (un squirmer) es axisimétrico. Resulta ser que dado éste modelo, existen estructuras coherentes de largo alcance (movimiento colectivo) que emergen de estos sistemas, ası́ que el entender si las estructuras coherentes son generadas por la firma hidrodinámica intrı́nseca de los squirmers individuales o por un efecto de tamaño finito, se vuelve algo de primordial importancia. Durante estos años también abordamos el estudio de la influencia que tiene la geometrı́a en la aparición de estructuras coherentes, la interacción directa entre las partı́culas, la concentración, etc.
  • Mostramos nuevas fases de suspensiones de squirmers que se caracterizan por formar una distribución de tamaños de clusters o incluso suspensiones donde un cluster macroscópico emerge. Un objetivo importante en este trabajo fue caracterizar estas fases de clusters, además de estudiar su morfologı́a, de cara a entender la fenomenologı́a del sistema haciendo una correlación con las distribuciones de clusters y los parámetros morfológicos de los sistemas en equilibrio.
  • Durante el doctorado trabajé con ambientes de computación de alto rendimiento (HPC), usando el Superordenador MareNostrum del Barcelona Supercomputing Center y también a través del proyecto PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe). Hasta la fecha, hemos logrado publicar tres artı́culos con resultados de este trabajo, 120 citas al dia de hoy.
  • Otra lı́nea de investigación que he desarrollado es sobre el modelado del comportamiento mecánico de plásticos con inclusiones de nanopartı́culas, en condiciones cuasi-estáticas y dinámicas para aplicaciones de sellados. El plástico o hule es modelado como una red polimérica entrecruzada y las inclusiones como partı́culas nanométricas incrustadas en la red polimérica mediante enlaces quı́micos. Dicho modelo es aplicado usando la metodologı́a numérica mesoscópica llamada Dinámica de Partı́culas Disipativas (DPD). Hemos llevado a cabo simulaciones a gran escala de estos sistemas, donde hemos encontrado que el stress debido a la deformación uniaxial dependerá no solo de la concentración de
    entrecruzante del polı́mero sino también de la competencia con el entrecruzante sobre la superficie de las nanopartı́culas, afectando al refuerzo que las inclusiones dan a la matriz polimérica. Dicha investigación se realiza en el centro de I+D de la compañia SKF (The SKF Engineering & Research Centre (ERC)) bajo su financiación en Holanda. Dicha transferencia tecnológica está próxima a publicarse.

2009-2010 Investigador becario
       Area Fı́sica Aplicada del Centro de Investigación en Polı́meros - Grupo Comex. Tepexpan, Edo. de México.

  • Aplicación de las técnicas desarrolladas en la tesis de maestrı́a para la solución de problemas industriales de cada vez mayor grado de complejidad en el CIP-COMEX (centro de I+D de la compañı́a de pinturas COMEX-PPG), fuimos capaces de estudiar la influencia que tienen las cargas eléctricas de los polı́meros en la adsorción de polielectrolitos en superficies neutras y cargadas, entre otras aplicaciones dentro de las varias lı́neas de investigación en el CIP. Esta vinculación y todo el trabajo realizado desde la maestrı́a dio lugar a tres artı́culos en revistas arbitradas internacionalmente que hasta la fecha han sido muy bien citados, 80 citas entre los tres artı́culos.

2007-2009 Estudiante de Maestría
        Instituto de Física, UASLP México y Centro de Investigación en Polímeros - Grupo Comex. Edo. de Méx.

  • Desarrollo y aplicación de un modelo computacional, pionero en su momento, que simula sistemas moleculares pero a escala mesoscópica, en condiciones termodinámicas especiales (potencial quıímico, volumen y temperatura constantes), donde se incluyen explı́citamente las interacciones electrostáticas, cruciales para modelar sistemas de la naturaleza. Con este modelo hicieron predicciones relevantes sobre la conformación estructural que toman los polı́meros en solución a partir del radio de giro, cuya motivación viene de la importancia que tiene la forma del polı́mero en las funciones que realiza, por ejemplo, el caso de las proteı́nas que funcionan como enzimas, el ADN y su interacción con las histonas para replicarse, o el caso de los tensoactivos y los dispersantes en la estabilidad coloidal de un pintura, de un fármaco o de otros productos de consumo.
  • El modelo que desarrollamos es capaz de reproducir una gran variedad de situaciones experimentales de gran relevancia por su interés desde el punto de vista de ciencia básica, tales como estabilidad de dispersiones coloidales complejas, ası́ como problemas de importancia industrial, tales como la competencia de agentes dispersantes en pinturas, etc. Esta tesis de maestrı́a logró una exitosa vinculación academia/industria.

2007 Becario
        Area Fı́sica Aplicada del Centro de Investigación en Polı́meros - Grupo Comex. Tepexpan, Edo. de México.

  • Determinar las propiedades ópticas de una resina por medio de un ajuste paramétrico de los datos de un experimento de reflexión total atenuada (ATR). Parámetros de esparcimiento y absorción fueron calculados mediante la teorı́a de Kubelka-Munk. Propiedades ópticas como el ı́ndice de refracción de las resinas juega un papel muy importante en la calidad de la pintura o recubrimiento una vez aplicado a alguna superficie, con lo cual, tener una manera de medir el ı́ndice de refracción, resulta ser de alto valor agregado a una empresa de pinturas.

2006 Estudiante de licenciatura
        Facultad de Ciencias Fı́sico-Matemáticas, UMSNH México e Instituto de Fı́sica, UASLP México

  • Investigar sobre la fabricación de biomateriales, a partir de la sı́ntesis de complejos de proteıínas con polielectrolitos, con el objetivo de obtener proteı́nas más versátiles, resistentes a cambios de temperatura, fuerza iónica o pH sin que éstas pierdan su actividad enzimática. Dicha actividad depende de la estructura conformacional de la proteı́na, por lo que en ésta investigación estudiamosla conformación de complejos de proteı́nas con polielectrolitos mediante técnicas de caracterización ópticas como el dicroı́smo circular y la espectroscopı́a de fluorescencia. En este proyecto se analizó la estabilidad conformacional de dos proteı́nas (Glucosa Oxidasa y Fosfatasa Alcalina) autoensambladas con polielectrolitos, en función de la temperatura, pH y concentración. Se exploraron algunos lı́mites de la estabilidad de los complejos formados, además de ser contrastados con el caso de las proteínas en su estado nativo.
  • Implementación de un esquema teórico-numérico para ajustar los múltiples parámetros de un modelo de esparcimiento de luz coherente a un experimento de la reflexión de luz de una capa de partı́culas de látex adsorbidas a una superficie plana, como parte del trabajo de tesis de licenciatura. Este esquema abrió la puerta a una metodologı́a para obtener el tamaño de partı́cula y el grado de recubrimiento de una monocapa de poliestireno adsorbida en una superficie plana.

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