Con información de Physics World¿Puede la energía pasar de una región más fría a una más cálida en un material sin violar la segunda ley de la termodinámica?Sí se puede, dicen físicos del Trinity College Dublin y de la Universidad Complutense de Madrid.Mark Mitchison y sus colegas encontraron que un efecto cuántico a veces obliga a la corriente a fluir a lo largo de los bordes de un material en una forma que se opone a la dirección normal del flujo de calor.Estas "corrientes de borde" son notablemente robustas, y los físicos afirman que pueden estar presentes en una clase de materiales más amplia de lo que se pensaba anteriormente.Si es así, estas corrientes podrían usarse para controlar el flujo de calor en nanoestructuras y así ayudar a crear chips de computadora más eficientes energéticamente, o en dispositivos para reciclar el calor residual.Calor de frio a calienteLas corrientes de borde ocurren en los llamados materiales topológicos, que son materiales cuyas superficies tienen propiedades muy diferentes a las que se encuentran en el interior.Si bien los investigadores han sabido durante décadas que existen corrientes de borde robustas en sistemas topológicamente exóticos, Mitchison y sus colegas descubrieron que estas corrientes también ocurren en sistemas topológicamente triviales.En términos simples, la topología es la rama de las matemáticas de la "geometría de la hoja de goma", en la que dos objetos se consideran equivalentes o triviales si se pueden deformar continuamente entre sí al doblarse, torcerse, estirarse o encogerse (pero no desgarrarse). o cortar).El equipo descubrió que las corrientes de calor en contracorriente aparecen si el sistema está sujeto a un gradiente de temperatura, es decir, si un extremo está más caliente que el otro.Lo lograron acoplando cada extremo de una muestra hipotética con la llamada geometría cuántica de barra de Hall a dos depósitos térmicos a diferentes temperaturas, y luego simulando lo que sucede en un modelo de computadora.La barra cuántica de Hall se usa habitualmente en experimentos y consta de un gas de electrones bidimensional (un modelo científico utilizado en la física del estado sólido) con seis electrodos.Esta configuración se puede utilizar para medir las características de transporte del gas.“Para nuestra sorpresa, encontramos que las corrientes de borde se mantienen estables, lo que implica que una de ellas corre en contra de la dirección natural del flujo de calor”, dijo Ángel Rivas, integrante del equipo.Para aclarar aún más este flujo contrario a la intuición, y mostrar por qué no va en contra de la segunda ley de la termodinámica, los físicos han considerado un modelo más general que admite dos fases muy diferentes: una fase aislante topológica y una fase aislante de banda "trivial". . .Descubrieron que mientras la corriente fluya en la dirección opuesta a sus expectativas en el borde, la transferencia de calor neta total es siempre del depósito caliente al frío, lo que significa que la segunda ley de la termodinámica nunca se viola."Esto lo explicamos por el efecto 'borrado'", dijo Miguel Delgado, coautor del estudio."Aquí, las corrientes circulantes se anulan entre sí en el interior, pero se suman constructivamente en el borde, dando lugar a los patrones de corriente contradictorios que observamos".Aunque el equipo solo trabajó en un modelo teórico específico, afirman que el fenómeno es general y puede, en principio, surgir en una amplia clase de materiales, lo que hace que el descubrimiento sea útil para controlar el calor a través de pequeñas estructuras."La gestión del calor a nanoescala tiene muchas aplicaciones útiles: por ejemplo, en el diseño de chips de computadora o dispositivos más eficientes energéticamente para reciclar el calor residual", dijo Rivas.Material con solo magnetismo de borde descubierto