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¿Qué son los materiales cuánticos?

La realidad es que los materiales cuánticos se encuentran en tecnologías que probablemente ya haya encontrado, como las resonancias magnéticas de hospitales, que usan superconductores, y las unidades de disco duro, que usan sensores de magnetorresistencia gigantes. Sin embargo, el uso de materiales cuánticos en tecnologías energéticas sigue siendo escaso.


La Oficina de Ciencias Básicas del Departamento de Energía de EE. UU. Financia siete Centros de Investigación de la Frontera Energética (EFRC) relacionados con materiales cuánticos que buscan cambiar eso: el Instituto de Materia Cuántica ( IQM ), el Centro de Materiales Cuánticos Programables ( Pro-QM ), Materiales Cuánticos de Computación neuromórfica energéticamente eficiente ( Q-MEEN-C ), el Centro de nuevos caminos hacia la coherencia cuántica en materiales ( NPQC), El Centro para el Avance de la topológicos Semimetales ( CATS ), el Centro de Materiales Moleculares magnéticos Quantum ( M2QM ), y la vuelta y calor en nanoescala Sistemas Electrónicos ( brilla ) Centro. Tyrel McQueende IQM y profesor de la Universidad Johns Hopkins dice que el impacto potencial de los materiales cuánticos en la energía es enorme.


“Imagínese materiales solares en los que los defectos no dañen el rendimiento fotovoltaico; catalizadores cuyas superficies retienen actividad incluso en presencia de un fuerte desorden; o sensores inmunes al ruido del medio ambiente ”, dijo McQueen. “Cualquiera de estos es un logro revolucionario; lo emocionante es que se sabe que los materiales cuánticos contienen los ingredientes necesarios para que cada uno de estos sea posible en un dispositivo real ".

Parte de la promesa de energía de los materiales cuánticos es que, aunque la mecánica cuántica gobierna las propiedades de todos los materiales, los materiales cuánticos se comportan de manera diferente a los materiales normales. Todos los sólidos están hechos de grupos de átomos. Cuando los átomos se unen para formar sólidos, sus electrones interactúan, que es donde entra en juego la mecánica cuántica. Para la mayoría de los materiales, es posible tener una comprensión básica de su comportamiento con una mecánica cuántica mínima. Como explica el profesor Joel Moore de NPQC y UC Berkeley, "Hay algunos materiales para los que ni siquiera se puede hacer una imagen aproximada de lo que está sucediendo sin la mecánica cuántica". Estos son materiales cuánticos.


Se necesita investigación de materiales básicos para habilitar las tecnologías del futuro

Los materiales cuánticos pueden permitir un cambio de paradigma en muchas tecnologías. Según Amanda Petford-Long de Q-MEEN-C, investigadora del Laboratorio Nacional Argonne y profesora de la Universidad Northwestern, los materiales cuánticos tienen muchas propiedades que sabemos cómo controlar, pero necesitamos comprender su comportamiento básico si queremos permitir optimización para un propósito específico. “Descubrir nuevos materiales cuánticos y reunir nuevas combinaciones de materiales existentes nos permite manipular el giro y la carga”, dijo Petford-Long. “Esto puede llevar al diseño de tipos de dispositivos completamente nuevos que no son solo mejoras incrementales. Es probable que se logren mejoras significativas en la eficiencia energética ".


Los materiales cuánticos son una clase amplia y prometedora de materiales que deberían habilitar las tecnologías del futuro, al igual que lo hacen hoy en día con tecnologías como las resonancias magnéticas, los biosensores y las unidades de disco. Los EFRC patrocinados por el DOE descubren y diseñan estos materiales extraños y están inventando nuevos dispositivos que transformarán la forma en que trabajamos y vivimos. Para responder a la pregunta implícita de Ant-Man, sí, ¡lo cuántico tiene un significado real!

Fuente: energyfrontier


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