Os físicos teóricos da SISSA e da Universidade da Califórnia em Davis desenvolveram uma nova abordagem para o transporte de calor em materiais, que finalmente permite cristais, sólidos policristalinos, ligas e vidros devem ser tratados na mesma base sólida. Ele abre caminho para a simulação numérica das propriedades térmicas de uma vasta classe de materiais em campos importantes como economia de energia, conversão, catando, armazenar, dissipação de calor, blindagem e as ciências planetárias, que até agora se esquivaram de um tratamento computacional adequado. A pesquisa foi publicada em Nature Communications .

O calor se dissipa com o tempo. Num sentido, o fluxo de calor é a característica definidora da flecha do tempo. Apesar da importância fundamental do transporte de calor, o pai de sua teoria moderna, Sir Rudolph Peierls, escreveu em 1961, "Parece que não há nenhum problema na física moderna para a qual existem tantos falsos começos, e tantas teorias que negligenciam algum recurso essencial, como no problema da condutividade térmica dos cristais não condutores. "

Meio século se passou desde então, e o transporte de calor ainda é um dos capítulos mais evasivos da ciência teórica dos materiais. De fato, nenhuma abordagem unificada foi capaz de tratar cristais e sólidos (parcialmente) desordenados em pé de igualdade, dificultando assim os esforços de gerações de cientistas de materiais para simular certos materiais, ou diferentes estados do mesmo material ocorrendo no mesmo sistema físico ou dispositivo com a mesma precisão.

Esta grande lacuna foi finalmente preenchida por um grupo de pesquisadores da SISSA e da UC Davis, liderado por Stefano Baroni e Davide Donadio no quadro do MAX EU Center for Supercomputing Applications. Os pesquisadores desenvolveram uma nova metodologia com base na teoria de Green-Kubo de resposta linear e conceitos de dinâmica de rede que faz uma ponte entre diferentes abordagens aplicadas a cristais e vidros. A nova metodologia leva naturalmente em consideração os efeitos da mecânica quântica, permitindo, assim, finalmente, a modelagem preditiva do transporte de calor em materiais desordenados complexos no regime quântico de baixa temperatura ao qual nenhuma técnica existente se aplica.

Essa façanha capacitará cientistas e engenheiros a entender e projetar o transporte de calor para uma ampla variedade de aplicações. Alcançar condutividade térmica extremamente baixa é essencial para a captação de energia termoelétrica e resfriamento de estado sólido, isolamento térmico e revestimento de barreira térmica, enquanto a alta condutividade térmica é a chave para o gerenciamento de calor em eletrônicos de alta potência, baterias e energia fotovoltaica. Finalmente, nanoestruturado, policristalino, materiais altamente defeituosos ou mesmo vítreos podem ser estudados com alta precisão dentro de uma estrutura unificada e praticável.