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Hallaron un nuevo material para refrigerar edificios ¡sin uso de energía!

Dan a conocer un novedoso revestimiento para refrigerar edificios enteros ¡sin usar energía! Fue creado con inteligencia artificial y computación cuántica.

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Hallaron un nuevo material que hace posible refrigerar un edificio usando cero energía.

Se aproxima la temporada de verano y con ella el ascenso de la temperatura. Una de las cuestiones que más nos preocupa es lograr la refrigeración adecuada de nuestro hogar pero consumiendo la menor cantidad de energía posible; por un lado por la conciencia social del cuidado ambiental, y por el otro para reducir el gasto económico. Si te preguntas cómo es posible refrigerar un edificio usando cero energía, la respuesta está en los nuevos materiales, te contamos cómo el trabajo de los científicos utilizando inteligencia artificial lo hacen posible, los avances son realmente sorprendentes.

Un grupo de investigadores coreanos propone una moderna solución al sistema de refrigeración sin consumo energético, hallaron un revestimiento transparente para ventanas capaz de reducir la temperatura del interior de los edificios sin gastar un solo vatio de energía. El material se obtuvo usando computación cuántica e inteligencia artificial. Este hallazgo revolucionario fue publicado en la revista científica ACS Energy Letters.

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Con este novedoso revestimiento se podría reducir el consumo de energía de refrigeración en un 31%.

Los investigadores han calculado que la refrigeración representa alrededor del 15% del consumo mundial de energía, y que dicha demanda podría reducirse satisfactoriamente con un revestimiento de ventanas que bloqueen la radiación ultravioleta e infrarroja del espectro solar, que son las longitudes de onda responsables de calentar una habitación cerrada al atravesar sus vidrios. Explican que con este novedoso material se podría reducir el consumo de energía de refrigeración en un 31%.

El nuevo material "TRC"

El profesor Eungkyu Lee de la Universidad Kyung Hee y el profesor Tengfei Luo del laboratorio MÖNSTER, junto con un grupo de colegas se propusieron a diseñar un “refrigerador radiativo transparente” (TRC, por sus siglas en inglés), que pudiera bloquear de manera eficiente la radiación que provoca el calentamiento de un edificio sin utilizar de energía. También la idea para este nuevo material es que reduzca aún más el consumo, esto sería posible si el revestimiento fuera capaz de irradiar el calor de la superficie de la ventana en una longitud de onda que atraviesa a la atmósfera hacia el espacio exterior.

Como te podrás imaginar suena bastante difícil diseñar un material que cumpla con esos dos criterios en simultáneo, y que además permita el libre paso del rango visible, o sea que la iluminación natural de los ambientes no se vea afectada.

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Créditos: ACS Energía Lett. 2022, 7, XXX, 4134-4141

Pero las noticias son alentadoras, el equipo logró construir modelos informáticos de TRC que consistían en la alternancia de finas capas de materiales comunes como el dióxido de silicio, el nitruro de silicio, el óxido de aluminio o el dióxido de titanio, sobre una base de vidrio, rematada con una película de polidimetilsiloxano (PDMS o dimeticona), un polímero de silicona.

Computación cuántica para solucionar el problema

Investigar en materiales de la forma tradicional buscando formular combinaciones de elementos hasta dar con una que funcione, es un proceso costoso y puede resultar muy largo. Pero, en este caso los investigadores emplearon una simulación en la que el tipo, el orden y la combinación de capas para crear el nuevo material se fueron afinando mediante un proceso iterativo de aprendizaje automático usando una computadora cuántica, que almacena los datos mediante partículas subatómicas.

Los investigadores afirman que, en ciudades cálidas y secas, el TRC optimizado podría reducir el consumo de energía de refrigeración en un 31% en comparación con las ventanas convencionales.

Este método informático lleva a cabo la optimización más rápidamente y mejor que las computadoras convencionales, porque puede probar todas las combinaciones posibles en una fracción de segundo. De este modo se obtuvo el diseño de este espectacular revestimiento, que al ser fabricado superó el rendimiento de los TRC de diseño convencional, y es uno de los mejores vidrios comerciales de reducción del calor del mercado. Por supuesto que el siguiente paso será comenzar a darle un sin número de aplicaciones a este nuevo TCR como por ejemplo en las ventanillas de los automóviles.

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Refrigerador de dilución Q de IBM, el cual alberga una computadora cuántica.

Lo más alentador es que esto recién comienza, ya que la técnica de optimización basada en la computación cuántica que trabajó este grupo de investigadores, podría utilizarse para diseñar otros tipos de materiales compuestos.

Informática cuántica

La computación cuántica se basa en el uso de qubits (o cúbits en español), una combinación especial de unos y ceros. Los bits de la computación clásica pueden estar en 1 o en 0, pero solo un estado a la vez, en tanto que los qubits pueden tener los dos estados simultáneamente, dando lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos. Esto ha dado lugar a una gran expectativa, porque algunos problemas intratables desde la informática clásica pasan a ser ahora tratables o posibles de resolver gracias a la informática cuántica.

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La computación cuántica se basa en el uso de qubits.

Las computadoras cuánticas resuelven problemas de una manera fundamentalmente nueva, y los investigadores esperan que con este nuevo enfoque de la computación puedan comenzar a explorar problemas que nunca podremos resolver de otra manera.