Kwantowe symulacje – rozwiązaniem dla produkcji materiałów nowej generacji
Nz. dr Michał Tomza. Fot. PAP/Tomasz Gzell 23.05.2015
Większość materiałów wciąż odkrywana jest metodą prób i błędów, gdyż trudno przewidzieć odpowiednie ułożenie atomów. Dr Michał Tomza z Uniwersytetu Warszawskiego proponuje użycie symulacji kwantowych do zrozumienia właściwości tych, które są projektowane.
Badania dr Tomzy z Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego mają pomóc w produkcji nowoczesnych materiałów, np. nadprzewodników, które działałyby w temperaturze pokojowej. Obecnie, aby zaobserwować nadprzewodnictwo, potrzebne są zwykle bardzo niskie temperatury, zbliżone do zera absolutnego.
Nadprzewodniki działające w temperaturze pokojowej byłyby bardzo praktyczne, m.in. znacznie ograniczyłyby straty w transporcie prądu elektrycznego (obecnie wynoszą one nawet 30-40 proc.). Gdyby udało się transportować prąd materiałami nadprzewodzącymi w temperaturze pokojowej, zredukowalibyśmy te straty do zera. Nadprzewodnictwo można wykorzystać też np. przy budowie szybszych procesorów terahercowych oraz pociągów poruszających się na poduszce magnetycznej. Badania dr. Michała Tomzy z UW i zespołu, którym kieruje, mogą przynieść w tych dziedzinach rewolucje.
„Rozwiązaniem, które proponujemy, jest użycie symulacji kwantowych do lepszego zrozumienia praw fizyki rządzących materiałami na poziomie atomowym” – powiedział PAP dr Tomza. Obecnie nadal niezmiernie trudno przewidzieć teoretycznie, w jaki sposób atomy powinny być ułożone w materiale na poziomie mikroskopowym, aby otrzymać oczekiwane właściwości makroskopowe. „Celem jest wypracowanie takiego modelu, aby ułożyć atomy w taki sposób, by uzyskać np. nadprzewodnik w wysokiej, czyli pokojowej temperaturze” – dodał dr Tomza.
Do teoretycznych obliczeń zespół dr. Tomzy opisuje zachowanie układów składających się z zimnych atomów. „Jesteśmy w stanie w taki sposób zaaranżować atomy, że zachowują się w naszym układzie bardzo podobnie do elektronów w nadprzewodniku. Jednocześnie mamy nad nimi bardzo dużą kontrolę” – opowiadał dr Tomza.
Do wdrożenia pomysłu na skalę przemysłową jeszcze ok. 10 lat – szacuje naukowiec, ale do przełomowych odkryć w zakresie poznania zaawansowanych materiałów być może dojdzie w ciągu najbliższych pięciu. Na razie trwają prace na poziomie podstawowym.
„Wciąż nie mamy pojęcia, gdzie szukać materiałów, które w temperaturze pokojowej będą nadprzewodnikiem. To byłaby rewolucja i chcemy się do niej przyczynić” – dodał Tomza.
Naukowiec przedstawił opracowywaną przez siebie koncepcję w czasie konkursu Falling Walls Lab, który odbył się w środę w Berlinie. W konkurencji wzięło udział 100 młodych naukowców z całego świata, w tym dwóch Polaków. Oprócz dr. Tomzy był to Jakub Jankowski z Instytutu Fizyki Teoretycznej UW, który opowiadał o zasadzie holograficznej i jej możliwym wykorzystaniu w rozwiązaniu problemu uwięzienia kwarków.
Do udziału w Falling Walls Lab zaproszeni są młodzi badacze. Mogą to być zarówno studenci studiów magisterskich, doktoranckich i doktorzy. Konkurs jest otwarty na wszystkie dziedziny wiedzy. Wystąpieniom przysłuchuje się jury, w którego skład wchodzą wybitne osobistości świata akademickiego, jednostek badawczych i biznesu.
Falling Walls Lab jest wydarzeniem towarzyszącym konferencji Falling Walls. W czasie obrad naukowcy o światowej renomie, m.in. laureaci Nagrody Nobla, prezentują nowatorskie, przełamujące schematy poznawcze odkrycia i koncepcje. Badacze reprezentują szerokie spektrum nauk: biologię, chemię, informatykę, nauki społeczne czy polityczne.
z Berlina Szymon Zdziebłowski (PAP)
Nauka w Polsce
szz/ agt/
Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.
