La materia condensada blanda es un campo de estudio multidisciplinario que se centra en el comportamiento de sistemas materiales que exhiben propiedades intermedias entre los sólidos y los líquidos convencionales. La materia blanda abarca una amplia gama de sustancias, como polímeros, coloides, cristales líquidos, membranas biológicas y materiales granulares, entr otros. Estos sistemas exhiben comportamientos intrínsecamente dinámicos y responden de manera no lineal a las perturbaciones externas, lo que resulta en fenómenos fascinantes como transiciones de fase, auto ensamblaje y propiedades mecánicas únicas.La investigación en materia condensada blanda no solo busca comprender los fundamentos teóricos y experimentales de estos materiales, sino que también se orienta hacia la ingeniería d nuevas aplicaciones. Este ámbito desempeña un papel esencial en la intersección de la física, la química, la biología y la ingeniería, promoviendo avances significativos en áreas tan diversas como la nanotecnología, la medicina, la electrónica flexible y la fabricación de materiales avanzados. Una nueva estrategia para estudiar los distintos aspectos de la materia condensada blanda es utilizar las diferentes técnicas de simulación computacional. En las simulaciones moleculares se utilizan modelos matemáticos y técnicas numéricas implementadas en las computadoras para estudiar y analizar el comportamiento de sistemas complejos. En lugar de depender exclusivamente de experimentos físicos, las simulaciones computacionales nos permite, la exploración virtual de escenarios inaccesibles a los experimentos y la predicción del comportamiento de sistemas en entornos controlados. Algunos de los esquemas de simulación por computadora comunmente empleados son: dinámica molecular (DM), el método de Moente Carlo (MC), dinámica dirigida por eventos y dinámica Browniana. Siendo la DM una técnica computacional que se utiliza para estudiar el comportamiento dinámic de sistemas moleculares a nivel atómico o molecular donde se resuelven las ecuaciones de Hamilton para simular la evolución temporal de un conjunto de partículas, como átomos o moléculas, bajo la influencia de fuerzas intermoleculares. La DM proporciona una descripción detallada de la trayectoria y las posiciones de las partículas en función del tiempo, lo que nos permite investigar propiedades termodinámicas, estructurales y cinéticas de los sistemas estudiados. El objetivo de esta tesis es obtener un modelo de grano grueso para simular fluidos líquidos cristalinos utilizando el potencial de interacción de la teoría aproximada para fluidos no conformales (ANC, por sus siglas en inglés). El potencial ANC se basa en la suma de contribuciones repulsivas y atractivas. Las atracciones intermoleculares se modifican condicionándolas con un término dependiente de la orientación de Hess-Su, lo que confiere una contribución anisotrópica a la energía del sistema. Se investiga el parámetro de suavidad (s) del potencial ANC para identificar cualitativamente un umbral capaz de sostener una fase nemática. Se construyen diagramas de fase para cada valor de s a partir de simulaciones de dinámica molecular (DM) y se caracterizan muestras a granel para delimitar las regiones de fase estables. Se encontró que un parámetro de suavidad s ∼ 0.6 o más alto favorece la aparición de una fase nemática. La estabilidad de la región nemática se incrementa a medida que s → 1, lo que corresponde a la interacción Lennard-Jones convencional. La estabilidad de la fase nemática para mesógenos cuasi-esféricos con s creciente conduce a una pérdida gradual de simetría esférica a pesar de no haber anisotropía de forma impuesta. Por lo tanto, la anisotropía energética se hace más pronunciada y es capaz de promover la aparición de la fase nemática en este modelo. Finalmente se comparan las simulaciones moleculares utilizando DM con los resultados experimentales, consideremos un ejemplo. Al simular un sistema con s = 0.7, se observó que el comportamiento del sistema bajo estas condiciones coincide con las propiedades esperadas de la fase nemática, verificando la precisión del modelo ANC. Esta comparación valida el uso de la DM como una herramienta eficaz para entender el comportamiento de fluidos líquido cristalinos en función del parámetro de suavidad s y su efecto en la estabilidad de la fase nemática.
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