Naukowcy ujarzmili elektrony. Komputery i reaktory wejdą na nowy poziom

Elektrony odgrywają kluczową rolę w niemal każdym procesie chemicznym i technologicznym. Odpowiadają za transport energii, tworzenie wiązań i przewodnictwo elektryczne, stanowiąc podstawę zarówno dla syntezy chemicznej, jak i dla współczesnej elektroniki. Zazwyczaj elektrony są uwięzione w atomach, co ogranicza ich potencjalne zastosowania. Jednak w materiałach znanych jako elektrydy elektrony mogą poruszać się niezależnie, co otwiera drogę do niezwykłych możliwości.

„Ucząc się kontrolować te swobodne elektrony, możemy projektować materiały, które potrafią robić rzeczy, jakich natura nigdy nie przewidziała” – wyjaśnia dr Evangelos Miliordos, profesor nadzwyczajny chemii na Uniwersytecie Auburn i główny autor badania opartego na zaawansowanym modelowaniu komputerowym.

Elektrydy unieruchomione na powierzchni: nowa era w projektowaniu reakcji i technologii

Aby tego dokonać, zespół z Auburn stworzył innowacyjne struktury materiałowe zwane Surface Immobilized Electrides (elektrydy unieruchomione na powierzchni), łącząc prekursory elektronów uwodnionych z trwałymi powierzchniami, takimi jak diament i węglik krzemu. Taka konfiguracja sprawia, że właściwości elektronowe elektrydów są zarówno stabilne, jak i podatne na regulację. Ta wszechstronność nadaje odkryciu ogromny potencjał transformacyjny. Jedna z jego odmian może doprowadzić do powstania potężnych komputerów kwantowych, zdolnych rozwiązywać problemy poza zasięgiem dzisiejszej technologii. Inna może stać się podstawą dla nowoczesnych katalizatorów, przyspieszających kluczowe reakcje chemiczne – potencjalnie rewolucjonizując produkcję paliw, leków i materiałów przemysłowych.

Czytaj więcej

Technologie

Film „Transformers” staje się rzeczywistością? Przełomowe odkrycie naukowców

Badacze z Korei Południowej opracowali nowatorski materiał, który pozwoli w przyszłości konstruow...

Wcześniejsze wersje elektrydów były niestabilne i trudne do produkcji na większą skalę. Dzięki osadzaniu ich bezpośrednio na stałych powierzchniach, zespół z Auburn przełamał te bariery. „To nauka podstawowa, ale o bardzo realnych konsekwencjach” – podkreśla dr Konstantin Klyukin, profesor nadzwyczajny inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Auburn. – „Mówimy o technologiach, które mogą zmienić sposób, w jaki obliczamy i produkujemy” – dodał.

Naukowcy zapewniają, że ich badanie to dopiero początek. Ucząc się, jak okiełznać swobodne elektrony, mogą w przyszłości stworzyć szybsze komputery, mądrzejsze maszyny i nowe technologie, o których ludzkość jeszcze nawet nie śni.