Los componentes básicos de los átomos, moléculas y sólidos son núcleos cargados positivamente y electrones cargados negativamente. Sus interacciones mutuas determinan la mayoría de las propiedades físicas y químicas de la materia, como la conductividad eléctrica o la absorción de luz. Las leyes que rigen estoLa interacción delicada entre los electrones y los núcleos son los de la electrodinámica cuántica QED, en la cual las partículas interactúan a través del intercambio de fotones, que son los cuantos de luz. Sin embargo, las ecuaciones de QED son tan complejas que en la práctica los científicos tienen que simplificarlas parapoder hacer cualquier predicción para materiales reales. Una simplificación muy común en la química cuántica y la física de estado sólido es descuidar la naturaleza cuántica de la luz. Aunque esta suposición funciona bien para muchas aplicaciones, los experimentos recientes han descubierto situaciones en las que la naturaleza cuántica delos fotones pueden cambiar drásticamente las propiedades del material y dar lugar a nuevos comportamientos y fenómenos colectivos.
Para simular tales situaciones en una computadora y teniendo en cuenta que las técnicas de simulación estándar generalmente descuidan los fotones, el departamento de teoría del MPSD, dirigido por el profesor Angel Rubio, ha desarrollado un método teórico novedoso que también incluye la interacción confotones. La idea básica es tratar todo el sistema QED de partículas y fotones como un fluido cuántico. Aquí las partículas están representadas por una corriente de carga y los fotones por un campo electromagnético clásico que actúa sobre la corriente de una manera muy compleja.En una publicación reciente en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias , los autores han demostrado cómo este enfoque puede describir con precisión la dinámica de un electrón que está atrapado en una superficie y que interactúa fuertemente con los fotones. "La ventaja de esta reformulación del problema del electrón-fotón acoplado es", dijo Johannes Flicky Michael Ruggenthaler, autores principales del trabajo, "que permite aproximaciones que tratan fotones y partículas en igualdad de condiciones. De esta manera podemos llegar a nuevas técnicas de simulación que no descuidan los fotones mientras siguen siendo lo suficientemente simples como para ser prácticos"
Después de esta prueba de principio, en un próximo paso, el equipo del profesor Rubio quiere usar la técnica desarrollada para investigar sistemas complejos en situaciones en las que se supone que los fotones juegan un papel importante y, por lo tanto, aprender cómo esto modifica las propiedades de los materiales. Esto podría proporcionaruna nueva forma de controlar y alterar las reacciones químicas en sistemas complejos como las biomoléculas, y diseñar nuevos estados de la materia ". Este estudio ofrece una nueva forma de controlar y alterar las reacciones químicas en sistemas complejos, como los biomoleculares, y de diseñar nuevosestados de la materia ", señaló el profesor de la UPV / EHU Ángel Rubio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del País Vasco . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :