Movimiento browniano rotacional

El movimiento browniano rotacional es el cambio aleatorio en la orientación de una molécula polar debido a colisiones con otras moléculas. Es un elemento importante en las teorías de los materiales dieléctricos .

La polarización de un material dieléctrico es el resultado de la competencia entre los pares de torsión generados por el campo eléctrico aplicado , que tienden a alinear las moléculas, y las colisiones, que tienden a deshacer dicha alineación. La teoría del movimiento browniano rotacional permite calcular el resultado neto de estos dos efectos contrapuestos y predecir cómo la permitividad de un material dieléctrico depende de la intensidad y la frecuencia del campo eléctrico aplicado.

El movimiento browniano rotacional fue estudiado por primera vez por Peter Debye , ^{[ 1 ]} quien aplicó la teoría del movimiento browniano traslacional de Albert Einstein a la rotación de moléculas con dipolos eléctricos permanentes . Debye ignoró los efectos inerciales y supuso que las moléculas eran esféricas, con un momento dipolar intrínseco y fijo . Derivó expresiones para el tiempo de relajación dieléctrica y para la permitividad . Estas fórmulas se han aplicado con éxito a muchos materiales. Sin embargo, la expresión de Debye para la permitividad predice que la absorción tiende a un valor constante cuando la frecuencia del campo eléctrico aplicado se vuelve muy grande: la "meseta de Debye". Esto no se observa; en cambio, la absorción tiende a un máximo y luego disminuye al aumentar la frecuencia.

La falla en la teoría de Debye en estos regímenes puede corregirse incluyendo efectos inerciales; permitiendo que las moléculas no sean esféricas; incluyendo interacciones dipolo-dipolo entre moléculas; etc. Estos son problemas computacionalmente muy difíciles y el movimiento browniano rotacional es un tema de gran interés para la investigación actual.

• Relajación Debye
• superficie browniana

• Peter Debye (1929). Moléculas polares . Dover.
• James Robert McConnell (1980). Movimiento browniano rotacional y teoría dieléctrica . Academic Press. ISBN 0-12-481850-1.

• Caminatas aleatorias de elipsoides. Investigación llevada a cabo en la Universidad de Pensilvania en la que se midió de forma definitiva el movimiento browniano rotacional de una partícula elipsoidal aislada.