Fefferman impartirá mañana un seminario en ICMAT sobre cómo las matemáticas predicen nuevas propiedades del grafeno

"Los físicos han demostrado experimentalmente mediante modelos simplificados que tiene propiedades increíbles - electrónicas, térmicas, ópticas y mecánicas-, pero aún no entendemos por qué. En este punto entran en juego las matemáticas, que intentan explicarlo teóricamente", ha expuesto Fefferman, que posee la medalla Fields, el premio Wolf y que es director de un Laboratorio ICMAT.

Según apunta el ICMAT, el estudio de las ecuaciones del grafeno es un "ejemplo más" de la "larga y prolífera" relación entre la física y las matemáticas. Para Fefferman, la aportación más importante de las matemáticas en este caso, "es el desarrollo de ecuaciones, que representan mejor la realidad del grafeno".

"Podemos ir más allá y predecir nuevas propiedades que no aparecen en los modelos físicos habituales. Uno de los aspectos de mayor interés de este material, desde el punto de vista teórico, sería conocer cómo se mueven los electrones en él, esto permitiría manipular la dinámica de las cargas en el grafeno, lo que tendría aplicaciones a la construcción de ordenadores cuánticos más rápidos y al desarrollo de superconductores, entre otras muchas cosas", ha explicado el experto.

El modelo del electrón en el grafeno, en el que trabaja Fefferman y que tratará en la ponencia, intenta describir cómo se comportan estas cargas negativas en la red de carbono. "Pese a que supone que los electrones no interaccionan entre ellos al moverse por el grafeno, lo que es una simplificación, resulta un modelo más realista que el que manejan los físicos", resalta el investigador.

En su charla, Fefferman se centrará en cómo la ecuación de Schrödinger, que en mecánica cuántica equivale a la segunda ley de Newton de la mecánica clásica, parece ser un buen modelo del grafeno en el espacio que manejan los matemáticos.

Además de sus contribuciones en el campo del grafeno, Fefferman ha tenido resultado "notables" en el área de la dinámica de fluidos, objeto del Laboratorio del ICMAT que lleva su nombre y que codirige junto al investigador principal del proyecto 'Severo Ochoa', Diego Córdoba. "Este grupo de investigación está centrado en analizar desde un punto de vista matemático los modelos del movimiento de los fluidos incompresibles. Actualmente estamos estudiando, en concreto, cómo se rompe una gota de agua", ha señalado Córdoba.

Con esta investigación, esperan dar respuestas a preguntas sobre la formación de singularidades en los fluidos. "Imagina un fluido, puede ser el aire o el agua, que se mueve de manera suave, sin grandes brusquedades y cambios de velocidades o de temperatura. De repente se forman frentes de aire frío y caliente, tornados, remolinos o cambios muy bruscos de velocidades. ¿Qué es lo que origina eso? ¿Se necesitan fuerzas externas? ¿Lo causan directamente las ecuaciones con las que se rige el movimiento del fluido?", se pregunta Córdoba.

Además de Córdoba y Fefferman, el Laboratorio lo componen los miembros del ICMAT Ángel Castro, Nastasia Grubic, Omar Lazar y Tania Pernas; investigadores postdoctorales; y el estudiante de doctorado de Córdoba Daniel Lear. Además, cuentan con dos participantes externos, Javier Gómez Serrano (Universidad de Princeton) y Francisco Gancedo (Universidad de Sevilla).