Peneliti di Universitas Auburn telah mengembangkan jenis material baru yang mengendalikan elektron bebas dengan presisi, berpotensi merevolusi komputasi kuantum dan manufaktur kimia. Dengan mengimobilisasi prekursor elektron terlarut pada permukaan stabil, tim mencapai perilaku elektron yang dapat disesuaikan. Temuan tersebut diterbitkan di ACS Materials Letters.
Elektron, partikel bermuatan kecil yang sentral dalam reaksi kimia dan proses teknologi, biasanya tetap terkurung dalam atom, membatasi aplikasinya. Dalam elektrida, bagaimanapun, elektron bergerak bebas, memungkinkan kemungkinan baru dalam transfer energi, ikatan, dan konduktivitas. Tim interdisipliner Universitas Auburn, yang mencakup kimia, fisika, dan teknik material, telah memajukan bidang ini dengan menciptakan Elektrida Terimobilisasi Permukaan. Material ini melampirkan prekursor elektron terlarut—kompleks molekul logam terisolasi—ke permukaan tahan lama seperti berlian dan karbida silikon, membuat elektrida stabil, dapat disesuaikan, dan dapat diskalakan.
Inovasi ini memungkinkan elektron disesuaikan: mereka dapat membentuk 'pulau' terisolasi yang berfungsi sebagai bit kuantum untuk komputasi canggih atau menyebar menjadi 'lautan' yang luas untuk memfasilitasi reaksi kimia kompleks. Fleksibilitas ini dapat mengarah pada komputer kuantum yang menyelesaikan masalah sulit dan katalis yang mempercepat produksi bahan bakar, farmasi, dan material industri.
"Dengan belajar mengendalikan elektron bebas ini, kita dapat merancang material yang melakukan hal-hal yang tidak pernah dimaksudkan oleh alam", kata Dr. Evangelos Miliordos, Profesor Associate Kimia di Auburn dan penulis utama studi, yang mengandalkan pemodelan komputasional canggih.
Elektrida sebelumnya menderita ketidakstabilan dan masalah penskalaan, tetapi pendekatan berbasis permukaan ini mengatasi hambatan tersebut, menjembatani teori ke perangkat praktis. "Saat masyarakat kita mendorong batas teknologi saat ini, permintaan akan jenis material baru sedang meledak", catat Dr. Marcelo Kuroda, Profesor Associate Fisika di Auburn. "Pekerjaan kami menunjukkan jalan baru menuju material yang menawarkan peluang untuk penyelidikan fundamental tentang interaksi dalam materi serta aplikasi praktis."
"Ini adalah ilmu dasar, tapi memiliki implikasi yang sangat nyata", tambah Dr. Konstantin Klyukin, Profesor Asisten Teknik Material. "Kita berbicara tentang teknologi yang bisa mengubah cara kita menghitung dan cara kita memproduksi."
Studi tersebut, berjudul "Elektrida dengan Delokalisasi Elektron yang Dapat Disesuaikan untuk Aplikasi dalam Komputasi Kuantum dan Katalisis", ditulis bersama oleh mahasiswa pascasarjana Andrei Evdokimov dan Valentina Nesterova. Studi itu mendapat dukungan dari National Science Foundation AS dan sumber daya komputasi Auburn.