Investigadores de la Universidad de Auburn han desarrollado un nuevo tipo de material que controla con precisión los electrones libres, lo que podría revolucionar la computación cuántica y la fabricación química. Al inmovilizar precursores de electrones solvados en superficies estables, el equipo logró un comportamiento electrónico ajustable. Los hallazgos se publicaron en ACS Materials Letters.
Los electrones, las diminutas partículas cargadas centrales en las reacciones químicas y los procesos tecnológicos, suelen permanecer confinados en átomos, limitando sus aplicaciones. En los electrizos, sin embargo, los electrones se mueven libremente, lo que permite nuevas posibilidades en la transferencia de energía, el enlace y la conductividad. El equipo interdisciplinario de la Universidad de Auburn, que abarca química, física e ingeniería de materiales, ha avanzado en este campo creando Electrizos Inmovilizados en Superficie. Estos materiales adjuntan precursores de electrones solvados —complejos moleculares de metales aislados— a superficies duraderas como el diamante y el carburo de silicio, haciendo que los electrizos sean estables, ajustables y escalables.
La innovación permite ajustar los electrones: pueden formar 'islas' aisladas que actúan como bits cuánticos para computación avanzada o extenderse en 'mares' amplios para facilitar reacciones químicas complejas. Esta versatilidad podría llevar a computadoras cuánticas que resuelvan problemas intratables y catalizadores que aceleren la producción de combustibles, productos farmacéuticos y materiales industriales.
"Al aprender a controlar estos electrones libres, podemos diseñar materiales que hagan cosas que la naturaleza nunca pretendió", dijo el Dr. Evangelos Miliordos, Profesor Asociado de Química en Auburn y autor principal del estudio, que se basó en modelado computacional avanzado.
Los electrizos anteriores sufrían de inestabilidad y problemas de escalabilidad, pero este enfoque basado en superficies supera esos obstáculos, conectando la teoría con dispositivos prácticos. "A medida que nuestra sociedad empuja los límites de la tecnología actual, la demanda de nuevos tipos de materiales está explotando", señaló el Dr. Marcelo Kuroda, Profesor Asociado de Física en Auburn. "Nuestro trabajo muestra un nuevo camino hacia materiales que ofrecen tanto oportunidades para investigaciones fundamentales sobre interacciones en la materia como aplicaciones prácticas."
"Esto es ciencia fundamental, pero tiene implicaciones muy reales", agregó el Dr. Konstantin Klyukin, Profesor Asistente de Ingeniería de Materiales. "Estamos hablando de tecnologías que podrían cambiar la forma en que computamos y fabricamos."
El estudio, titulado "Electrizos con Deslocalización Electrónica Ajustable para Aplicaciones en Computación Cuántica y Catálisis", fue coescrito por los estudiantes de posgrado Andrei Evdokimov y Valentina Nesterova. Recibió apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. y los recursos computacionales de Auburn.