Eficiencia energética en procesos estocásticos

Esta propuesta se enmarca en el campo de la termodinámica estocástica que estudia los intercambios de energía en procesos realizados por sistemas de tamaño mesoscópico. Como ejemplo típico están los sistemas de partículas coloidales disueltas en un solvente que pueden ser manipuladas por pinzas ópticas, los motores biomoleculares, los microcircuitos eléctricos, los micro osciladores mecánicos, la biomasa microbiana, etc. Debido su reducido tamaño, estos sistemas son muy susceptibles a fluctuaciones térmicas. Las variables que caracterizan estos sistemas tales como posiciones y velocidades son procesos estocásticos. Cuando estos sistemas interactúan entre ellos, con el medio ambiente y con agentes externos hay intercambios de energía en forma de calor y trabajo. Pero debido a las fluctuaciones, estos son también procesos estocásticos. Las limitaciones que impone la segunda ley de la termodinámica clásica se aplican al promedio de estos intercambios de energía, más no a realizaciones particulares de los procesos estocásticos que describen el sistema. Esto abre la puerta para explorar como las fluctuaciones térmicas influyen en la eficiencia de las transferencias energéticas en estos sistemas estocásticos. Este proyecto busca diseñar protocolos de control para este tipo de sistemas que optimicen el trabajo realizado y el tiempo que requiere el sistema en equilibrarse térmicamente y caracterizar las propiedades estocásticas de la eficiencia energética de estos protocolos. Estos protocolos son la base para diseñar ciclos termodinámicos para sistemas mesoscópicos en búsqueda de nuevas fuentes de energía alternativas.