Tres científicos de la Universidad de Chicago han calculado los números, y creen que puede haber una manera de fabricar un material que pueda conducir tanto la electricidad como la energía con una eficiencia del 100%, sin perder nada por el calor o la fricción.

El gran avance publicado el 18 de febrero en Revisión física B , sugiere un marco para un tipo de materia completamente nuevo, que podría tener aplicaciones tecnológicas muy útiles en el mundo real. Aunque la predicción se basa en la teoría, se están realizando esfuerzos para probarlo experimentalmente.

"Comenzamos tratando de responder una pregunta realmente básica, para ver si era posible, pensamos que estas dos propiedades podrían ser incompatibles en un material, "dijo el coautor y asesor de investigación David Mazziotti, profesor de Química y del Instituto James Franck y experto en estructura electrónica molecular. "Pero para nuestra sorpresa, Descubrimos que los dos estados en realidad se entrelazan a un nivel cuántico, y así reforzarse unos a otros ".

Dado que una cantidad incalculable de energía se pierde en las líneas eléctricas, motores y maquinaria cada año, los científicos están ansiosos por encontrar alternativas más eficientes. "De muchas maneras, esta es la pregunta más importante del siglo XXI:cómo generar y mover energía con una pérdida mínima, "Dijo Mazziotti.

Conocemos los superconductores, un tipo de material que puede conducir la electricidad para siempre con pérdidas casi nulas, durante más de un siglo. Pero fue solo en los últimos años que los científicos lograron hacer un material similar en el laboratorio que puede conducir energía con pérdidas casi nulas. llamado condensado de excitón.

Pero tanto los superconductores como los condensados ​​de excitones son materiales difíciles de fabricar y mantener funcionando, en parte porque los científicos no comprenden completamente cómo funcionan y la teoría detrás de ellos es incompleta. Sí sabemos, sin embargo, que ambos involucran la acción de la física cuántica.

La estudiante graduada de UChicago, LeeAnn Sager, comenzó a preguntarse cómo se podrían generar los dos estados en el mismo material. El grupo de Mazziotti se especializa en explorar las propiedades y estructuras de materiales y productos químicos utilizando la computación, así que comenzó a conectar diferentes combinaciones en un modelo de computadora. "Analizamos muchas posibilidades, y luego para nuestra sorpresa, encontró una región donde ambos estados podrían existir juntos, " ella dijo.

Parece que en la configuración correcta, los dos estados en realidad se entrelazan, un fenómeno cuántico en el que los sistemas se unen de forma intangible. Esto desafía la noción convencional de que los dos estados no están relacionados, y puede abrir un nuevo campo de condensados ​​de pares de fermiones y excitones duales.

Usando algunas matemáticas avanzadas, demostraron que gracias al entrelazamiento cuántico, los condensados ​​duales deberían existir teóricamente incluso en el tamaño macroscópico, es decir, visible para el ojo humano.

"Esto implica que tales condensados ​​pueden ser realizables en materiales novedosos, como una doble capa de superconductores, "Dijo Sager.

Los científicos están trabajando con grupos experimentales para ver si la predicción se puede lograr con materiales reales.

"Ser capaz de combinar superconductividad y condensados ​​de excitón sería increíble para muchas aplicaciones:electrónica, espintrónica, computación cuántica, "dijo Shiva Safaei, un investigador postdoctoral y el tercer autor del artículo. "Aunque este es un primer paso, parece extremadamente prometedor ".