Desarrollar nuevos materiales a partir de teoremas topológicos

Al mostrar que partículas diminutas inyectadas dentro de un medio de cristal líquido se comportan en concordancia con ciertos teoremas matemáticos existentes, unos físicos han abierto la puerta al desarrollo de una multitud de nuevos materiales con propiedades que no existen en la naturaleza.

Los resultados de esta nueva investigación indican que es posible crear nuevos materiales usando la topología, una importante rama de las matemáticas.

Este estudio también es el primero en mostrar experimentalmente que algunos de los teoremas topológicos más importantes mantienen su validez en el mundo material.

La investigación es obra del equipo de Sailing He de la Universidad de Zhejiang en China, Ivan Smalyukh, Bohdan Senyuk y Qingkun Liu, de la Universidad de Colorado en Boulder, Randall Kamien y Tom Lubensky de la de Pensilvania, y Robert Kusner de la de Massachusetts en Amherst, éstas tres últimas en Estados Unidos.


Los resultados del estudio indican que la interacción entre partículas y la alineación molecular en cristales líquidos concuerdan con las predicciones de teoremas topológicos, lo que hace factible usar estos teoremas en el diseño de nuevos materiales compuestos con propiedades únicas que no están presentes en la naturaleza y que los químicos no pueden sintetizar por los medios convencionales.

Por ejemplo, el camino abierto con esta investigación podría llevar a mejoras importantes en pantallas de cristal líquido, como las usadas en ordenadores portátiles y televisores, para hacerlos capaces de interactuar con la luz de maneras nuevas y diferentes. Una posibilidad consiste en crear pantallas de cristal líquido cuya eficiencia energética sea mayor que la de las pantallas actuales, aumentando así el tiempo antes de la recarga durante el cual la batería puede suministrar energía a los dispositivos conectados a ella.

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