4 godzin temu
Naukowcy z Auburn University opracowali przełomowy typ materiału, który pozwala na precyzyjną kontrolę nad swobodnymi elektronami. Odkrycie, opublikowane w “ACS Materials Letters”, rozwiązuje dotychczasowe problemy ze stabilnością tzw. elektrydów i może znacząco przyspieszyć rozwój komputerów kwantowych oraz zrewolucjonizować procesy produkcji w przemyśle chemicznym.
W niemal każdej dziedzinie technologii i chemii kluczową rolę odgrywają elektrony. To ich ruch i zachowanie napędzają transfer energii, przewodnictwo elektryczne czy reakcje chemiczne, stanowiąc fundament dla współczesnej elektroniki i systemów AI. Standardowo elektrony są jednak ściśle związane z atomami, co ogranicza ich potencjał. Naukowcy z Auburn University skupili się na wyjątkowej grupie materiałów nazywanych elektrydami, w których elektrony nie są przypisane do konkretnych atomów, ale poruszają się swobodnie w pustych przestrzeniach struktury krystalicznej. Jak wyjaśnia dr Evangelos Miliordos, jeden z głównych autorów badania, “ucząc się kontrolować te swobodne elektrony, możemy projektować materiały, które robią rzeczy, jakich natura nigdy nie przewidziała”.
Innowacja zespołu polega na stworzeniu tzw. elektrydów immobilizowanych na powierzchni (Surface Immobilized Electrides). Badacze osadzili specjalne molekularne kompleksy na stabilnych podłożach, takich jak diament i węglik krzemu. Taki zabieg nie tylko rozwiązał problem niestabilności i trudności w skalowaniu wcześniejszych wersji elektrydów, ale także uczynił ich adekwatności elektroniczne trwałymi i “strojonymi”. Oznacza to, iż poprzez zmianę ułożenia molekuł na powierzchni, naukowcy mogą sprawić, iż elektrony albo skupią się w odizolowane “wyspy”, albo rozprzestrzenią w rozległe “morza”, co otwiera drogę do zupełnie różnych zastosowań.
Potencjalne konsekwencje tego odkrycia są ogromne, zwłaszcza dla przyszłości IT. Konfiguracja, w której elektrony tworzą “wyspy”, sprawia, iż zachowują się one jak bity kwantowe (kubity) – podstawowe jednostki obliczeniowe dla komputerów kwantowych. Może to doprowadzić do budowy potężnych maszyn, zdolnych rozwiązywać problemy, które dziś pozostają poza zasięgiem najszybszych superkomputerów. Z kolei rozległe “morza” elektronów mogą posłużyć do tworzenia niezwykle wydajnych katalizatorów, przyspieszających najważniejsze reakcje chemiczne. “Mówimy o technologiach, które mogą zmienić sposób, w jaki obliczamy i w jaki produkujemy” – podsumowuje dr Konstantin Klyukin, współautor badania. Odkrycie to stanowi fundamentalny krok w stronę materiałów, które przeniosą teoretyczne modele do świata rzeczywistych urządzeń.
