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» » Simulaciones por ordenador revelan el aumento universal de conductividad eléctrica

Referencia: Science.Daily.com, 11 de agosto 2013

Las simulaciones por ordenador han puesto de manifiesto cómo la conductividad eléctrica de muchos materiales aumenta con un fuerte campo eléctrico de una manera universal. Este desarrollo podría tener implicaciones importantes para los sistemas prácticos de electroquímica, bioquímica, ingeniería eléctrica y otros disciplinas.


El estudio, publicado en Nature Materials, investigó la conductividad eléctrica de un electrolito sólido, un sistema de átomos positivos y negativos de una red cristalina. El comportamiento de este sistema es un indicador de un comportamiento universal, que ocurre dentro de una amplia gama de materiales desde el agua pura a los vidrios y las moléculas biológicas.

La conductividad eléctrica, es una medida de cómo la fuerza de un material dado conduce el flujo de la corriente eléctrica, y se entiende, en general, en términos de la ley de Ohm, la cual establece que la conductividad es independiente de la magnitud de un campo eléctrico aplicado, es decir, el voltaje por metro.

Esta ley es ampliamente obedeció en campos aplicados débiles, lo que significa que la mayoría de las muestras de material se pueden atribuir a la resistencia eléctrica definida, medida en Ohms.

Sin embargo, en los campos eléctricos fuertes, muchos materiales muestran una desviación de la ley de Ohm, por lo que la conductividad aumenta rápidamente junto con el aumento del campo. La razón de esto es que las nuevas cargas que transporta la corriente dentro del material son liberadas por el campo eléctrico, aumentando así la conductividad.

Cabe destacar que, para una gran clase de materiales, la forma aumentada de la conductividad es universal, no depende del material involucrado, sino que es la misma para una amplia gama de diversos materiales.

La universalidad fue comprendida por primera vez en 1934 por el futuro Nobel, Lars Onsager, que la derivó de una teoría del aumento de la conductividad de electrolitos en el ácido acético, que fue llamado el "segundo efecto Wien". La teoría de Onsager, recientemente se ha aplicado a una gran variedad de sistemas, entre ellos los conductores bioquímicos, vidrios, membranas de intercambio iónico, semiconductores, materiales de células solares y a los "monopolos magnéticos" de espín de hielo.

Los investigadores del Centro de Nanotecnología (LCN) de Londres, el Instituto Max Plank de Sistemas Complejos en Dresde, Alemania y la Universidad de Lyon, Francia, lograron por vez primera, con el uso de simulaciones por ordenador, observar el segundo efecto Wien. El estudio, realizado por Vojtech Kaiser, Steve Bramwell, Peter Holdsworth y Roderich Moessner, revela nuevos detalles sobre este efecto universal que ayudará a interpretar una amplia variedad de experimentos.

Profesor Steve Bramwell, del LCN, dijo: "efecto Wien de Onsager es de gran importancia práctica y contiene una hermosa física, con las simulaciones por ordenador podremos por fin explorar y exponer sus secretos a escala atómica.

"A medida que la ciencia y la tecnología moderna explora cada vez más campos eléctricos elevados, los nuevos detalles de alta conducción de los campos revelados por estas simulaciones, tendrán cada vez más importancia."


- Imagen: Esta imagen muestra una simulada función de correlación para los pares de carga excitados térmicamente en un fuerte campo eléctrico. Las simulaciones entrelazadas proporcionan un acceso a datos a escala atómica, dando nuevas perspectivas sobre el aumento universal de la conductividad eléctrica prevista por Onsager en 1934. Crédito: London Centre for Nanotechnology.
- Fuente: University College London - UCL, vía AlphaGalileo.
- Publicación: V. Kaiser, ST Bramwell, PCW Holdsworth, R. Moessner. Wien efecto de Onsager en un enrejado. Nature Materials, 2013, DOI: 10.1038/NMAT3729.
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Editor del blog Pedro Donaire

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