Des chercheurs de l'Université d'Auburn ont développé un nouveau type de matériau qui contrôle précisément les électrons libres, potentiellement révolutionnant l'informatique quantique et la fabrication chimique. En immobilisant des précurseurs d'électrons solvates sur des surfaces stables, l'équipe a obtenu un comportement électronique ajustable. Les résultats ont été publiés dans ACS Materials Letters.
Les électrons, ces minuscules particules chargées au cœur des réactions chimiques et des processus technologiques, restent généralement confinés dans les atomes, limitant leurs applications. Dans les électrures, cependant, les électrons se déplacent librement, ouvrant de nouvelles possibilités en transfert d'énergie, en liaison et en conductivité. L'équipe interdisciplinaire de l'Université d'Auburn, couvrant la chimie, la physique et l'ingénierie des matériaux, a avancé dans ce domaine en créant des Électrures Immobilisés en Surface. Ces matériaux fixent des précurseurs d'électrons solvates — des complexes moléculaires de métaux isolés — sur des surfaces durables comme le diamant et le carbure de silicium, rendant les électrures stables, ajustables et évolutifs.
Cette innovation permet d'ajuster les électrons : ils peuvent former des 'îlots' isolés agissant comme des bits quantiques pour l'informatique avancée ou se propager en 'mers' étendues pour faciliter des réactions chimiques complexes. Cette polyvalence pourrait mener à des ordinateurs quantiques résolvant des problèmes insolubles et à des catalyseurs accélérant la production de carburants, de produits pharmaceutiques et de matériaux industriels.
"En apprenant à contrôler ces électrons libres, nous pouvons concevoir des matériaux qui font des choses que la nature n'a jamais prévues", a déclaré le Dr. Evangelos Miliordos, professeur associé de chimie à Auburn et auteur principal de l'étude, qui s'est appuyée sur une modélisation computationnelle avancée.
Les électrures antérieurs souffraient d'instabilité et de problèmes d'évolutivité, mais cette approche basée sur la surface surmonte ces obstacles, reliant la théorie à des dispositifs pratiques. "Alors que notre société repousse les limites de la technologie actuelle, la demande de nouveaux types de matériaux explose", a noté le Dr. Marcelo Kuroda, professeur associé de physique à Auburn. "Notre travail montre un nouveau chemin vers des matériaux qui offrent à la fois des opportunités pour des investigations fondamentales sur les interactions dans la matière et des applications pratiques."
"C'est de la science fondamentale, mais elle a des implications très réelles", a ajouté le Dr. Konstantin Klyukin, professeur assistant d'ingénierie des matériaux. "Nous parlons de technologies qui pourraient changer la façon dont nous calculons et fabriquons."
L'étude, intitulée "Électrures avec Délocalisation Électronique Ajustable pour des Applications en Informatique Quantique et Catalyse", a été coécrite par les étudiants de troisième cycle Andrei Evdokimov et Valentina Nesterova. Elle a reçu le soutien de la National Science Foundation des États-Unis et des ressources informatiques d'Auburn.