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Borja TosarJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor Socasfulerenos cajas formadas carbonoaislantes topológicos conducen superficie aislantesuperconductores topológicos borde estados majoranaqubits ordenadores cuánticos francisentrelazado como estrategia topológicatejido comparado con telasredes de pesca medievales formadascotas de malla flexiblesJuan Carlos GilFrancis VillatoroMajoranaJuan Manuel Cruzfigura 1materiales PAMSJ4RingC6CO
Entrelazado como estrategia topológica
Con
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Juan Carlos Gil continúa explicando el concepto de 'entrelazado' como una estrategia topológica utilizada en el diseño de materiales, comparándolo con la fabricación de telas y redes de pesca.
…en estado sólido que es lo habitual. Pero hay otra dimensión en esto que a menudo pasa un poquito más desapercibida: que es la topología, la forma en la que los elementos estructurales de aquello que estás montando se organizan y se relacionan en el espacio. Hay ejemplos de materiales que deben parte de su función a su topología, como los fulerenos, que alguna vez hemos mencionado, estas cajas, balones de fútbol, formadas completamente por átomos de carbono, que son capaces de englobar dentro de ellas un grupo funcional. o cosas más cercanas a lo que nos suele contar Francis como los aislantes topológicos que conducen la electricidad por su superficie mientras que su interior es aislante o los superconductores topológicos, que el volumen globalmente es superconductor mientras que el borde puede abelgar una serie de estados robustos como los de Majorana que a veces ha hablado eso, Francis, como posible uso eventual una vez que se detecten, que creo que la cosa todavía está por ahí, pues es un uso eventual como qubits de ordenadores cuánticos Una estrategia topológica que se ha usado desde tiempos ancestrales para dotar a determinados materiales de resistencia, flexibilidad y adaptabilidad A formas es el entrelazado. El entrelazado, el tejido, si queréis, lo que es hacer telas con hilos, que ha sido usado desde hace mogollón para hacer telas, como decía, fibras textiles, redes de pesca, por ejemplo, o las cotas de malla medievales formadas por anillitos, que eran flexibles, no pesaban muchísimo y eran, sin embargo, muy útiles para los espalazos. Bueno, pues estas ideas de Juntar elementos y hacer una estructura que afecta la función últimamente está inspirando una serie de materiales que se llaman así en inglés: Arquitected Material. Yo usaré la palabra diseñados o estructurados en lo que os quiero contar, y la clave es que…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil continúa explicando el concepto de 'entrelazado' como una estrategia topológica utilizada en el diseño de materiales, comparándolo con la fabricación de telas y redes de pesca.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1fulerenos cajas formadas carbonoaislantes topológicos conducen superficie aislantesuperconductores topológicos borde estados majoranaqubits ordenadores cuánticos francisentrelazado como estrategia topológicatejido comparado con telasredes de pesca medievales formadascotas de malla flexibles…en estado sólido que es lo habitual. Pero hay otra dimensión en esto que a menudo pasa un poquito más desapercibida: que es la topología, la forma en la que los elementos estructurales de aquello que estás montando se organizan y se relacionan en el espacio. Hay ejemplos de materiales que deben parte de su función a su topología, como los fulerenos, que alguna vez hemos mencionado, estas cajas, balones de fútbol, formadas completamente por átomos de carbono, que son capaces de englobar dentro de ellas un grupo funcional. o cosas más cercanas a lo que nos suele contar Francis como los aislantes topológicos que conducen la electricidad por su superficie mientras que su interior es aislante o los superconductores topológicos, que el volumen globalmente es superconductor mientras que el borde puede abelgar una serie de estados robustos como los de Majorana que a veces ha hablado eso, Francis, como posible uso eventual una vez que se detecten, que creo que la cosa todavía está por ahí, pues es un uso eventual como qubits de ordenadores cuánticos Una estrategia topológica que se ha usado desde tiempos ancestrales para dotar a determinados materiales de resistencia, flexibilidad y adaptabilidad A formas es el entrelazado. El entrelazado, el tejido, si queréis, lo que es hacer telas con hilos, que ha sido usado desde hace mogollón para hacer telas, como decía, fibras textiles, redes de pesca, por ejemplo, o las cotas de malla medievales formadas por anillitos, que eran flexibles, no pesaban muchísimo y eran, sin embargo, muy útiles para los espalazos. Bueno, pues estas ideas de Juntar elementos y hacer una estructura que afecta la función últimamente está inspirando una serie de materiales que se llaman así en inglés: Arquitected Material. Yo usaré la palabra diseñados o estructurados en lo que os quiero contar, y la clave es que…
Francis Villatoro aclara que algunos invariantes topológicos utilizan fracciones, como semi enteros o múltiplos de tres, para modificar materiales con carga topológica entera.
Habla: Francis VillatoroPalabras #11material topológico invariantes matemáticosfrancis villatoro corrige definición materialnúmeros enteros invariantes topológicosinvariantes topológicos fraccionessemi enteros materiales topológicoscarga topológica entera invariantesdivisores modificaciones materiales…en lo que os quiero contar, y la clave es que las propiedades macroscópicas de estos materiales no derivan directamente de su composición sino de la relación entreespacial de los distintos chismitos, unidades estructurales pequeñitas que los forman. Aunque usa la palabra topología, quería también destacar que hay una definición precisa de material topológico, que son aquellos cuyas propiedades físicas están protegidas, por decirlo de alguna forma, por invariantes topológicos matemáticos que no domino yo. Esto, Francis me corregirá, que a menudo, no sé si siempre, bueno, pues están definidos como números enteros. Eso es siempre, Francis, no estoy. En principio sí, lo que pasa es que en algunos invariantes topológicos se usa algún tipo de fracción. A veces son semi enteros o múltiplos de tres. Se podría quitar el divisor porque el divisor es común, pero a veces se mantiene el divisor porque son modificaciones de materiales que tenían la carga topológica entera y entonces al aparecer un caso fraccionario se incorpora también el concepto de que es topología y no se cambia la definición de la carga. Me recordaba a unos conceptos matemáticos que también has discutido tú en el programa, como los nudos o los trenzados, que son objetos puramente matemáticos; o también existen materiales físicos que deriven de eso, no estoy seguro. Bueno, pero que tiene…
Juan Carlos Gil continúa explicando cómo la manipulación topológica de materiales puede influir en sus propiedades físicas.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #7manipulación topológica materialespropiedades electrónicas aislantes topológicossuperconductores topológicos propiedades cuánticaspropiedades mecánicas manipulación topológica…Sí, claro, con macromoléculas, como pueden ser tanto proteínas, como ADN, como muchos otros polímeros, si se puede hacer un trenzado, anudar y hacer cosas por el estilo. Se han publicado artículos anudando ADN, por ejemplo. Sí, bueno, el ADN daría para 27. Bueno, el caso es que haciendo este tipo de barrabasadas topológicas puedes afectar las propiedades electrónicas, como decíamos en los aislantes topológicos, cuánticas, como los superconductores topológicos, o a menudo simplemente mecánicas. A nadie se le escapa que las propiedades de un material sean modificables o emerjan, no de los átomos y sus enlaces, sino de cómo se relacionan las distintas partes del material entre sí. Bueno, pues obviamente es un fenómeno interesantísimo que abre la…
Juan Carlos Gil describe los avances recientes en el estudio de materiales moleculares entrelazados, comparándolos con estructuras como el fulereno y destacando su viabilidad confirmada desde el año 2000.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #19materiales moleculares entrelazados fulerenoviabilidad confirmada desde el año 2000moléculas independientes cadena largapropiedades emergentes combinación moléculas…entrelazando moléculas. Claro, estos materiales tienen una relación superficie-volumen altísima; esto va a ser clave para sus propiedades, porque son ultrafinos y eso, tienen unas propiedades físicas y químicas derivadas de estas, pues muy muy particulares. Se están estudiando este tipo de cosas; es muy reciente. Los primeros avances fueron del año 2000, cuando se confirmó la viabilidad de esto. Insisto, es moléculas independientes, por ejemplo una cadena muy larga, que se entrelaza con otra y entre las dos se quedan agarras de tal forma que las propiedades emergentes son una combinación de las de ambas moléculas. Es realmente increíble; es como el fulereno que englobaba otra molécula y por tanto viajan juntas, pero esto a nivel hasta macroscópico entrelazándolo. Juan Carlos, quizás en lugar de la palabra entrelazamiento se Podría utilizar la palabra tejido, ¿no? Estás tejiendo una superficie a base de moléculas más o menos en forma de hilos y las vas tejiendo formando esa malla muy similar a un tejido de ropa, está al cual, sí, pero yo no veía ninguna diferencia semántica entre…
Juan Carlos Gil explica cómo se forman las estructuras complejas de los nuevos materiales PAMS, comparándolas con partículas entrelazadas que evitan el colapso.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #13estructuras complejas materiales pamspartículas entrelazadas evitan colapsofigura 1 del artículo gil…los vértices. La cosa es que necesitamos huecos para enlazarlos entre sí. Esa es la gracia. En una red cúbica centrada en el cuerpo, por ejemplo, plantan un cubo en cada vértice más pequeñito, pero hueco, solamente con las mallas de los vértices y de las Aristas, pero entrelazados entre sí. Cada uno con los cuatro de arriba, abajo, derecha, izquierda, los seis de atrás, en fin, y eso; así es como forman estos bichos, porque estas partículas se entrelazan. Si no estuviesen entrelazadas, al soltarlas se desmoronarían sobre la mesa. Esto se ve mucho mejor de como lo he explicado en la figura 1 del artículo. Montan una nomenclatura para estos chismes que se están inventando X-N-ABC, donde la X es la recta topológica de la que parten. Usan D para la tipo diamante y B para la cúbica centrada en el cuerpo. B de body, body center. La N del centro es el número de…
Juan Carlos Gil continúa explicando el diseño de los materiales PAMS, mencionando que se seleccionan ocho topologías representativas desde el J4Ring hasta la C6CO.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #14diseño materiales pams j4ringtopologías representativas c6cocuboctahedro poliedro pams…la tipo diamante y B para la cúbica centrada en el cuerpo. B de body, body center. La N del centro es el número de enlaces por partícula: 4, 6, 8 y el ABC da cuenta de la forma del bloque estructural que se repite. Ring para anillo, Tet para tetraedro y así. Entonces, claro existen innumerables topologías posibles. Lo que hacen los tipos es elegir 8 casos representativos desde el J4Ring, 4 anillos en la configuración J, que no recuerdo cuál es, hasta la C6CO, donde la CO de este segundo caso alude al cuboctahedro, otro poliedro que hay por ahí y lo que hacen, bueno, su sueño inicial era hacerlo de. Forma atómica, pero no les daba; han empezado haciéndolo macroscópicamente. Usan herramientas CAD para diseñar estas estructuras y las imprimen en 3D. Cada elemento, como el cubo octaedro o los anillos, tienen nada, un par de milímetros; son realmente muy…
Juan Carlos Gil responde a una pregunta de Juan Manuel Cruz sobre si el caucho es un material topológico, explicando que no lo es debido a la falta de invariantes numéricos enteros, pero sí comparte características con los temas discutidos anteriormente.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #4caucho material topológico juan manuel cruzinvariante números enteros cauchovulcanizado propiedades increíbles cauchovulcanizado espuma látex disulfuropuentes disulfuro resistencia superiormaterial topológico indicios tejidos…y me fusilen a preguntas, porque siempre me pasa. Y que si se llama Vivianita, malo será que no haya un poco de vivividilla, ¿no? Exacto, exacto. Recordar que es el apellido de Vivian. Sí, es el apellido del tipo. Hay criaturas vivíparas y ovíparas, ¿no? Pues ya sabemos cómo son las de Marte y ovovivíparas. Es verdad, pero son muy raras. Bueno, venga. Pues, caramba. Coge otra pregunta, la que sea. Juan Manuel Cruz pregunta: ¿se puede decir que el caucho es un material topológico? Así es la mirante, pues no, porque no tiene un invariante de números enteros de una propiedad, no sé qué, pero sí que tiene un rollo de lo que hemos estado hablando, lo que pasa es que no está dirigido, la estructura no está dirigida para formar sus propiedades, pero sí que son cadenas muy largas que se entrelazan entre ellas de forma amorfamente, eso no dirigida, y que da lugar a sus propiedades realmente increíbles, su flexibilidad, su número de Young muy bajo y también recordemos el proceso del vulcanizado. ¿Os acordáis? El vulcanizado es un tratamiento que se le hace a la espuma de látex, de tal forma que se establecen puentes de disulfuro entre las distintas cadenas entrelazadas que le dan una resistencia todavía superior. O sea, no se puede decir desde luego que sea un material topológico, pero bueno, tiene unos indicios de lo que hemos estado hablando de tejidos que afianza el hecho de que la función y las propiedades de un material macroscópico no dependen solo de su estructura química. Hay varios niveles de complejidad. Exactamente. Muy bien. A ver, Borja, por ejemplo, esas rocas, que no entiendo muy bien la redacción, la parte final, pero bueno. Pregunta Javier García Peláez: ¿Esas rocas no pueden ser cristalización distintas con erosión por radiación en 3 millones de años o así? ¿Y naranjas, dos…