再生可能エネルギーから先進的なナノテクノロジーに至るまで、明日の進歩の多くは、まだ発見または作成されていない材料に依存している可能性があります。

クイーンズランド大学のカーラ・ヴェルディ博士は、新しい材料を探索し、それらが物理的現実になるずっと前にそれらがどのように動作するかを予測するために、高度なコンピュータシミュレーションと量子力学を使用しています。

「技術を進歩させる上で私たちが抱えている制限の多くは、特定の用途に特定の材料が利用できるかどうかによるものです」とヴェルディ氏は述べた。

「私たちは物質とエネルギーを原子レベルで記述する物理学の分野である量子力学を使用して、物質がどのように動作するかをシミュレートしています。

「これは、それらの特性を理解し、設計するのにも役立ちます。

「これは単なる抽象的な量子物理学理論ではありません。具体的な結果がわかります。」

UQ の数学物理学部で働くヴェルディ博士は、この研究はテクノロジーの将来に影響を与えるだろうと語った。

「過去 2 世紀の技術の進歩を考えると、それは常に新しい材料の開発に関連していました」とヴェルディ博士は言いました。

「ツールを手に入れたら、新しいナノテクノロジー、太陽電池、超伝導体、低電力エレクトロニクス、電池、触媒などの開発を開始できます。

「私の研究では、原子欠陥を利用して量子通信用の単一光子源を作成したり、超伝導半導体を製造したりしています。

「別の例はシリコン太陽電池です。シリコン太陽電池は硬いという制限があります。では、何にでも取り付けられる柔軟な太陽電池はどうでしょうか?

「私たちはこの種のアイデアに焦点を当てており、誰もが恩恵を受けるでしょう。」

ヴェルディ博士は、材料をシミュレーションすることで研究者の時間と費用が節約されたと述べた。

「高度な高性能材料の開発には並外れた精度が必要であり、研究者は試験を開始するまで最適なアプローチが分からないことがよくあります」とヴェルディ博士は述べた。

「そのため、研究室ではコストのかかる試行錯誤が数多く発生する可能性があります。

「コンピューターシミュレーションを使用すると、特定の特性を正確に再現し、おそらくこれまで知られていなかった方法でそれらがどのように動作するかを確認できます。」

ヴェルディ博士は、UQ Foundation Research Excellence Award (FREA) を受賞し、これにより研究を拡大することができます。

「この賞により、私はグループを拡大して、この分野の主要な研究者と協力し、活動を組織できるようになります」とヴェルディ博士は述べました。

「私の夢は、いつか研究室で何かをする前にまず材料を設計し、それから私たちが直面するどんな課題にも対処できるように最も適切な材料を作成する『材料による設計』ルートを確立することです。」