Co potrafi kropka kwantowa?

Nierozwiązane zagadki mikroświata i najtrudniejsze pytania z zakresu termodynamiki kwantowej to jego chleb powszedni. Dr inż. Krzysztof Ptaszyński z Instytutu Fizyki Molekularnej PAN znalazł się w gronie 100 najzdolniejszych naukowców przed trzydziestką wybranych przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej.

kwantowa29-06-2020big.jpg

Co więcej, jako jedna z czterech osób z tego grona, otrzymał dodatkowe wyróżnienie za wybitne osiągnięcia badawcze.

Polska Akademia Nauk: Jakie zjawiska pan bada?

Dr inż. Krzysztof Ptaszyński: Zajmuję się termodynamiką, czyli działem fizyki przyglądającym się przepływom energii. Analizuję takie procesy w bardzo małych układach. Mają one wielkość kilku nanometrów (nanometr to jedna milionowa milimetra – przyp. red.).

Czy może pan podać przykład?

Takimi układami są na przykład tzw. kropki kwantowe. To rodzaj niewidocznych pudełek, które mieszczą w sobie pojedyncze elektrony. Gdy te ostatnie przeskakują między kropką kwantową a elektrodami, wytwarza się ciepło. Kropki kwantowe można również zastosować jako generatory termoelektryczne, które zamieniają ciepło w pracę.

Czy to znaczy, że sprawdza pan jak najmniejsze cząstki mogą produkować energię?

Tak, to  jedno z zagadnień, które badamy. Sprawdzamy jak kropki kwantowe mogą różnić się od zwykłych silników, działających w skali makro. Głównym celem naszych badań jest poznawanie nowych praw fizyki rządzących termodynamiką małych układów. Ta nowa wiedza może znaleźć zastosowanie w wielu innych dziedzinach, na przykład pozwolić lepiej zrozumieć funkcjonowanie komórek.

Jakie są pana plany badawcze?

Podczas półrocznego stypendium na Uniwersytecie w Luksemburgu pracowałem z Massimiliano Esposito, liderem w dziedzinie układów termodynamicznych. Stosując elementy teorii informacji badaliśmy zjawisko wzrostu entropii, czyli nieporządku we wszechświecie. Polega ono na tym, że układ uporządkowany najprawdopodobniej zawsze zamieni się w nieuporządkowany. Natomiast odwrotnie raczej się nie dzieje. Próbowaliśmy zrozumieć, na czym ten nieporządek polega i jak różnią się prawa nim rządzące w mikroukładach. Następnym krokiem w naszej współpracy jest badanie, jak podstawowe prawa mechaniki kwantowej prowadzą do powstania drugiej zasady termodynamiki.

Uśmiechnięty Krzysztof Ptaszyński

Źródło informacji: dr inż. Krzysztof Ptaszyński

Zdjęcie: archiwum prywatne badacza.