¿Qué productos se basan en descubrimientos científicos recientes?

Se me ocurren dos ejemplos de física y química, que se explican a continuación. Hay una posibilidad decente de que ambos productos estén dentro de un radio de 3 pies de usted en este momento. Probablemente hay muchos otros ejemplos, y espero que otros los indiquen.

Depende, por supuesto, de lo que entiendas por “reciente”. En general, existe cierto tiempo de retraso entre un descubrimiento científico y una aplicación comercial generalizada. También depende de lo que entiendas por “descubrimiento científico”. Hay muchos ejemplos de productos que se basan en avances científicos recientes que son más innovaciones tecnológicas que “descubrimientos”. Ejemplos de estos pueden ser los láseres y los LED a base de nitruro para los láseres azules y los LED azules / blancos, o los sensores de imagen CMOS para cámaras digitales.

En cambio, podemos limitarnos a los avances científicos que fueron descubrimientos reales de fenómenos que antes eran desconocidos. Primero, es importante darse cuenta de que el aumento de la tecnología en la segunda mitad del siglo XX se basa casi en su totalidad en el descubrimiento y desarrollo de la mecánica cuántica en la primera mitad del siglo. El transistor y el láser, que han transformado la forma en que vivimos, dependen de la naturaleza dual de partículas / ondas de los electrones y fotones.

Aunque los conceptos básicos de la mecánica cuántica se han entendido desde hace algún tiempo, todavía estamos haciendo descubrimientos de los efectos emergentes que surgen de la mecánica cuántica en sistemas complicados, como los sólidos. Se me ocurren dos descubrimientos que han tenido un gran impacto comercial, y se pueden encontrar al ver a los ganadores recientes del Premio Nobel. El primero es el descubrimiento de polímeros conductores y semiconductores. El descubrimiento de los polímeros conductores se realizó en la década de 1970 y los polímeros semiconductores se desarrollaron poco después. El premio Nobel de química de 2000 fue otorgado por este descubrimiento. Actualmente, los LED hechos de estos materiales orgánicos son omnipresentes en pantallas de teléfonos celulares, reproductores de video portátiles, pantallas de cámaras digitales, etc.

El segundo ejemplo es el descubrimiento de la magnetorresistencia gigante (GMR). El efecto GMR se produce en estructuras estratificadas de metal ferromagnético y normal, y produce una resistencia eléctrica muy diferente según la alineación relativa de la magnetización en las capas magnéticas. Este descubrimiento se realizó en 1988 y fue objeto del premio Nobel de física de 2007. Este fenómeno fue rápidamente explotado (inicialmente por IBM en 1996) para los cabezales de lectura del disco duro, lo que permitió una mayor densidad de almacenamiento. En poco tiempo, prácticamente todos los cabezales de lectura del disco duro utilizaron el efecto GMR y, más recientemente, el efecto de magnetorresistencia de túneles (TMR) relacionado.

Probablemente hay ejemplos adicionales en los que no estoy pensando, particularmente en otros campos, como la biología o la medicina. Es probable que los productos basados ​​en descubrimientos físicos sigan apareciendo a medida que entendamos cómo aplicar la teoría de la mecánica cuántica a sistemas complejos. Otro premio Nobel reciente (física 2011), por el descubrimiento del grafeno, podría tener un producto comercial próximo.

En términos de ciencia completamente nueva, estoy de acuerdo con GMR en este momento y con el grafeno a la vuelta de la esquina (aunque todavía no estoy convencido de eso) … Aunque recientemente se han hecho muchas cosas relacionadas con las nuevas técnicas, los nuevos materiales y métodos encontrados.

El papel líquido (usado en Kindles) es un gran paso adelante, aunque es posible que no lo note. Pero solo mire la pantalla: claro, no necesita retroiluminación, no usa energía al leer una página.

Todas estas cosas necesitaban nuevas investigaciones, tal vez no nuevos descubrimientos fundamentales.

Desde mi campo, uno de los mayores descubrimientos científicos fue la superconductividad. Nos ha llevado a ser capaces de construir imanes potentes, que a su vez nos permiten ejecutar fuentes de neutrones pulsados ​​y fuentes de rayos X que se utilizan para observar átomos en la materia. Sin ellos, no podríamos explorar los materiales como lo hacemos en este momento. El CERN también confía en estos imanes. Así que muchas cosas buenas han salido de ellos.

Todas nuestras ventanas están hechas con el método de vidrio flotado, que se desarrolló a principios del siglo XX. Esto hizo que el vidrio fuera barato y disponible, lo que ha tenido un gran impacto en la sociedad que ni siquiera notamos (escaparates, rascacielos, etc.)

Permítame agregar mis 2 centavos.

Un campo emergente relativamente nuevo de la mecánica cuántica aplicada son los sensores cuánticos (que deben distinguirse de las computadoras cuánticas que actualmente son mucho menos maduras).

Uno de los primeros usos prácticos (alrededor de 1950) de la mecánica cuántica fue en el desarrollo de relojes atómicos, que hoy en día se utilizan en cualquier cosa, desde satélites GPS hasta sincronización de redes y operaciones rápidas.
Los relojes atómicos son la única opción cuando se requieren osciladores ultra estables que no se desvían considerablemente con el tiempo.
Los recientes avances han logrado comprimir los relojes atómicos en paquetes de factor de forma compactos, el simétrico sa.45s es un ejemplo notable.

Aquí están mis dedos gordos al lado de uno:

Dentro de este chip hay un láser, una célula de vidrio llena de átomos de cesio y un fotodetector.
Teniendo en cuenta que los relojes atómicos suelen ocupar cualquier cosa desde una nevera de tamaño
Este dispositivo es muy impresionante y abre el camino para muchas aplicaciones. Para una explicación simple sobre el funcionamiento de los relojes atómicos, vea este clip (que también muestra el sa45):

Un reloj atómico es un miembro de una gran familia de sensores cuánticos, es un sensor que … bueno … detecta el tiempo.
Pero otros fenómenos físicos se pueden detectar con una precisión asombrosa utilizando la mecánica cuántica, como ejemplos notables:
La aceleración (la gravedad, en particular, tiene muchas aplicaciones en los campos de la prospección y geología del petróleo) y la rotación (giroscopios), son
Conocidos como sensores inerciales.
Estos dispositivos utilizan los fenómenos de interferencia de la mecánica cuántica (interferencia de ondas de materia en lugar de interferencia de campos EM) y dejaré que el Sr. David Pritchard de MIT (uno de los gigantes en el campo) explique los detalles:

Entonces, estos dispositivos (interferómetros atómicos) se construyeron inicialmente a principios de los 90, por lo que son una tecnología bastante nueva. Hoy en día hay muchos laboratorios de investigación que los construyen, pero solo unas pocas empresas que comercializan estos sensores ultra sensibles, dos de ellos son, por ejemplo:

AOSense (un derivado del grupo de Stanford) – AOSense, Inc. – Sensores ópticos Atom

µQuans (un spin off del Observatorio de París y el Institut d’Optique) – sitio web de muquans

Otra opción es usar la superconductividad (otro fenómeno cuántico) para detectar cambios en la gravedad, solo conozco una compañía que fabrica estos dispositivos (podría estar equivocada en eso):
Medidores superconductores de gravedad – San Diego, California – GWR Instruments, Inc.

Solo para darle un ejemplo, estas cosas pueden medir el cambio en el campo gravitatorio causado por un estacionamiento de automóviles fuera de la habitación donde se operan, o por arrastrar la nieve sobre el techo … impresionante.

Los sensores cuánticos también pueden detectar campos magnéticos con una precisión increíble, estos también tienen aplicaciones en la navegación (las unidades de navegación inerciales a veces incluyen un sensor magnético para usar el campo magnético terrestre para mejorar el rendimiento), pero también se pueden usar para aplicaciones médicas y otras aplicaciones, google SQUID dispositivos ..

Actualmente hay muy pocas empresas comerciales de sensores cuánticos fuera
allí, pero dadas las increíbles prestaciones de estos dispositivos, creo que es razonable suponer que su número aumentará.