LILIANA ARRACHEA - Transporte cuántico de energía: Refrigeradores y motores mesoscópicos

Liliana Arrachea.

DF - FECyN - UBA.

Jueves 13/11/2014, 14 hs.

Aula Seminario, 2do piso, Pabellón I.

La transformación de la energía entre diferentes formas es el tema central de la termodinámica. En el caso de los sistemas biológicos, los mecanismos involucrados en la conversión entre trabajo y calor subyacen a la existencia misma de la vida. En sistemas físicos de escala macroscópica, la ciencia y la tecnología han sabido identificarlos y manipularlos para construir dispositivos eficientes que ayudan a mejorar nuestra calidad de vida.

El desafío actual es explorar qué posibilidades de conversión de energía ofrecen los sistemas mesoscópicos, que tienen dimensiones comprendidas entre la escala atómica y la macroscópica. Desde un punto de vista fundamental, estos presentan fenómenos propios de los sistemas cuánticos de unas pocas partículas. Sin embargo, el contacto con el entorno macroscópico circundante ofrece vías para la la disipación de la energía, mientras que interesa analizarlos cuando son operados en condiciones fuera del equilibrio. Por estos motivos, los escenarios posibles son muy variados, lo cual permite explorar los límites de la termodinámica y la mecánica estadística cuántica.

En esta charla discutiré algunos de los efectos, mecanismos e interrogantes relacionados con la conversión de energía en sistemas mesoscópicos de estado sólido operados mediante la aplicación de voltajes y corrientes eléctricos. La relevancia de estos sistemas reside en que los dispositivos electrónicos actuales son de estado sólido, por lo que los nuevos mecanismos que se comprendan y controlen en la actualidad pueden ser naturalmente incorporados en el futuro a la tecnología existente. Dentro de este tipo de sistemas, se destacan los que presentan fases topológicas, como es el caso del efecto Hall cuántico, los aisladores y los superconductores topológicos. Estos se caracterizan por contener ''estados de borde'' protegidos frente a la decoherencia y la disipación de la energía, por lo que mantienen robustas sus propiedades cuánticas aún cuando interactuen con el entorno. Durante la charla también discutiré brevemente estos aspectos, que proyectan a los materiales topológicos como la familia más promisoria de la física de la materia condensada actual.