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Un equipo de ingenieros de la Universidad de Duke ha creado una «lista maestra de ingredientes», que describe las propiedades de más de 2000 compuestos que pueden ser combinados para crear la próxima generación de dispositivos de electrónica cuántica.

El objetivo son aislantes topológicos (TI), hecho por el hombre, cristales que son capaces de conducir la corriente eléctrica en sus superficies, mientras que actúan como aislantes en todo el interior del cristal. El descubrimiento de TI ha sido de gran interés para los científicos, pero debido a la falta de un plan racional para la creación de ellos, los investigadores han tenido que depender de los enfoques de ensayo y error, con un éxito limitado hasta la fecha.

Debido a sus propiedades únicas, los IT pueden ser creados de forma que conducen la electricidad de manera más eficiente y al mismo tiempo son mucho menores que los cables  o dispositivo convencionaless. Son candidatos ideales para convertirse en dispositivos de electrónica cuántica, afirmaron los investigadores de Duke.

La «clave» desarrollado por los investigadores de Duke es una formulación matemática que abre los datos almacenados en una base de datos de los posibles ingredientes de TI. Se proporcionan recetas específicas para la búsqueda de TI con las propiedades deseadas.

En noviembre, Stefano Curtarolo, profesor de mechanical engineering and materials sciences and physics en Duke’s Pratt School of Engineering  y fundador de the Duke’s Center for Materials Genomics, y sus colegas informaron de la creación de un repositorio de genoma de materiales que permite a los científicos dejar de usar la prueba y error como método en la búsqueda de aleaciones eficientes.

El proyecto desarrollado por los ingenieros de Duke cubre miles de compuestos, y proporciona recetas detalladas para la creación de las combinaciones más eficientes para un fin determinado, al igual que los colores diferentes de pinturas en las tiendas para la mezcla de pintura para lograr el resultado deseado. El proyecto es la piedra angular del Duke’s Center for Materials Genomics.

«Aunque es extremadamente útil e importante, una base de datos es intrínsecamente un depósito de estériles de la información, sin alma y sin vida. Tenemos que encontrar los materiales de los ‘genes'», dijo Curtarolo.»Hemos desarrollado lo que llamamos el ‘descriptor topológico,» que cuando se aplica a la base de datos puede proporcionar las instrucciones para la producción de cristales con las propiedades deseadas. »

Durante el desarrollo de la clave de esta base de datos, el equipo también descubrió una nueva clase de sistemas que no hayan podido preverse sin esa «genética» enfoque.

La investigación de Duke se publica en línea en la revista Nature Materials.El trabajo fue apoyado por Office of Navy Research and the National Science Foundation.

El nuevo descriptor desarrollado por el equipo de la Duke, básicamente, puede determinar el estado de cualquier combinación específica de los elementos objeto de la investigación. En un extremo del espectro, Curtarolo explicó, es «frágil».

«Podemos descartar las combinaciones porque, ¿de qué sirve un nuevo tipo de cristal, si sería muy difícil de cultivar, o si se cultiva, no iba a sobrevivir probable?» Curtarolo dijo. Un segundo grupo de combinaciones sería un grupo intermedio denominado «factible».

Pero lo que excita a la mayoría son las combinaciones que resultan ser «robusta». Estos cristales son estables y pueden ser fácilmente producidos de manera eficiente. Igual de importante, estos cristales se pueden cultivar en diferentes direcciones, lo que les da la ventaja de las propiedades eléctricas a medida por los procesos de crecimiento simples.

Fente: PHYSORG