Pesquisadores da Universidade de Auburn desenvolveram um novo tipo de material que controla com precisão elétrons livres, potencialmente revolucionando a computação quântica e a manufatura química. Ao imobilizar precursores de elétrons solvados em superfícies estáveis, a equipe alcançou comportamento eletrônico ajustável. As descobertas foram publicadas em ACS Materials Letters.
Elétrons, as partículas carregadas minúsculas centrais em reações químicas e processos tecnológicos, tipicamente permanecem confinados em átomos, limitando suas aplicações. Nos elétredos, no entanto, os elétrons se movem livremente, permitindo novas possibilidades em transferência de energia, ligação e condutividade. A equipe interdisciplinar da Universidade de Auburn, abrangendo química, física e engenharia de materiais, avançou nesse campo ao criar Elétredos Imobilizados em Superfície. Esses materiais fixam precursores de elétrons solvados — complexos moleculares de metal isolados — em superfícies duráveis como diamante e carbeto de silício, tornando os elétredos estáveis, ajustáveis e escaláveis.
A inovação permite que os elétrons sejam ajustados: eles podem formar 'ilhas' isoladas atuando como bits quânticos para computação avançada ou se espalhar em 'mares' estendidos para facilitar reações químicas complexas. Essa versatilidade poderia levar a computadores quânticos resolvendo problemas intratáveis e catalisadores acelerando a produção de combustíveis, farmacêuticos e materiais industriais.
"Ao aprender a controlar esses elétrons livres, podemos projetar materiais que façam coisas que a natureza nunca pretendeu", disse o Dr. Evangelos Miliordos, Professor Associado de Química na Auburn e autor sênior do estudo, que se baseou em modelagem computacional avançada.
Elétredos anteriores sofriam de instabilidade e problemas de escalabilidade, mas essa abordagem baseada em superfície supera esses obstáculos, conectando teoria a dispositivos práticos. "À medida que nossa sociedade empurra os limites da tecnologia atual, a demanda por novos tipos de materiais está explodindo", observou o Dr. Marcelo Kuroda, Professor Associado de Física na Auburn. "Nosso trabalho mostra um novo caminho para materiais que oferecem tanto oportunidades para investigações fundamentais sobre interações na matéria quanto aplicações práticas."
"Isso é ciência fundamental, mas tem implicações muito reais", acrescentou o Dr. Konstantin Klyukin, Professor Assistente de Engenharia de Materiais. "Estamos falando de tecnologias que poderiam mudar a forma como computamos e fabricamos."
O estudo, intitulado "Elétredos com Delocalização Eletrônica Ajustável para Aplicações em Computação Quântica e Catálise", foi coescrito por estudantes de pós-graduação Andrei Evdokimov e Valentina Nesterova. Recebeu apoio da National Science Foundation dos EUA e dos recursos computacionais da Auburn.