Investigación


Física Estadística


Nanociencia


Mecánica Cuántica y Teoría de Campos

“La imaginación de la naturaleza supera con mucho la nuestra.” Richard Feynman

La línea de Física Estadística del Departamento de Física de la Universidad Católica del Norte realiza investigación teórica en el área de física estadística y distintas áreas afines. En particular,

  • Investigación teórica en sistemas meso y nanoscópicos en el ámbito de la materia condensada.
  • Modelación de sistemas de muchas partículas (sólidos, gases y plasmas), donde es necesario un fuerte apoyo numérico con la ayuda de un cluster computacional que dispone el Depto. de Física de la UCN.
  • Aplicación de métodos y técnicas avanzadas para el análisis probabilístico del comportamiento de sistemas, a partir de teorías que describan la dinámica individual y/o colectiva y que permiten extrapolar sus propiedades macroscópicas; por ejemplo, la dinámica estelar.

La Nanociencia es el área de la física que estudia el comportamiento de sistemas a escalas del orden de los nanómetros,  tamaños en los que la materia adquiere propiedades que se rigen por la confluencia de las leyes de la mecánica cuántica y mecánica clásica. La investigación realiazada por en la UCN se enfoca en cuatro líneas:

  • Teoría de transporte electrónico a escala atómica y molecular para el estudio de propiedades caloritrónicas y espíntrónicas con aplicaciones en transistores y máquinas moleculares de mayor eficiencia.
  • Teoría de las propiedades topológicas inducidas por geometría en el transporte espintrónico, caloritónico y magnónico de membranas curvadas en el espacio, para aplicaciones como hipertermia magnética (técnica no invasiva para el tratamiento del cáncer), almacenamiento y producción limpia de energía, dispositivos lógicos, computación en paralelo, y sistemas reconfigurales de bajo consumo de potencia, mayor miniaturización, y tazas de operación más rápidas.
  • Estudio experimental de nuevos materiales para la mejora de la eficiencia de celdas solares por medio de nanopartículas metálicas y sus óxidos. Específicamente, se están estudiando celdas solares de silicio dopadas con nano partículas de cobre o hierro con el fin de mejorar la absorción de la luz en el ultravioleta y en el rango visible.

La línea Mecánica Cuántica y Teoría de Campos comprende dos secciones:

I. Mecánica Cuántica.

Es la teoría física que rige el comportamiento de la naturaleza y se manifiesta a escalas pequeñas.  En esta área, los temas abordados en el Depto. de Física son:

  • Óptica Cuántica: estudio de la interacción luz-materia, enfocándose en los estados cuánticos de la luz.
  • Teoría Cuántica de Información:  el área que utiliza las propiedades de la mecánica cuántica en el almacenamiento, procesamiento y transmisión de información.
  • Termodinámica Cuántica: es el estudio de las leyes termodinámicas a escala donde los efectos cuánticos son relevantes
  • Teoría cuántica de la información aplicada a sistemas de materia condensada: correlaciones cuánticas en sistemas nanoscópicos.

II. Teoría de campos

La Teoría de Campos comprende el estudio de sistemas más pequeños que el tamaño de un núcleo atómico. En la UCN se estudia en particular:

  • Efecto Casimir, que es la fuerza que ejerce el vacío sobre la materia.
  • Teorías efectivas asociadas a la cromodinámica cuántica, que es la forma como se estudia las interacciones al interior de los núcleos atómicos.
  • Materia oscura, que consiste en estudiar desde un punto de vista fenomenológico y/o teórico la posibilidad de detectar y describir la materia que rodea las galaxias y que actualmente no se ajustan a la física de la materia conocida.