Pesquisadores da Universidade Auburn, nos Estados Unidos, anunciaram o desenvolvimento de uma nova classe de materiais que permite controlar elétrons livres com precisão inédita. A inovação, descrita pelos autores como “cristais quânticos”, pode abrir caminho para avanços em computação quântica e processos industriais de alta eficiência.
A solução foi alcançada por meio da criação de estruturas chamadas “eletretos imobilizados em superfície”, que funcionam como guias capazes de organizar e direcionar elétrons soltos. Esses materiais superam limitações de eletretos anteriormente projetados, que sofriam com baixa estabilidade e falta de escalabilidade.
Estrutura e funcionamento
De acordo com o estudo, os pesquisadores ancoraram moléculas conhecidas como precursores de elétrons solvatados em superfícies altamente resistentes, como diamante e carbeto de silício. Este último é um semicondutor amplamente utilizado em aplicações de alta potência, devido à sua robustez.
A imobilização dessas moléculas cria uma plataforma estável para abrigar elétrons livres. Segundo o professor Evangelos Miliordos, coordenador da equipe, a disposição das moléculas na superfície permite ajustar o comportamento dos elétrons em duas configurações distintas:
Ilhas isoladas, que funcionam como potenciais qubits estáveis para computação quântica;
Um “mar” metálico contínuo, adequado para catalisar reações químicas complexas com elevada eficiência.
“Ao aprender a controlar estes elétrons livres, podemos projetar materiais que fazem coisas que a natureza nunca pretendeu”, afirmou Miliordos.Avanços científicos e aplicações
O controle direto sobre elétrons soltos representa um marco para a engenharia de materiais. Nos campos químico e tecnológico, elétrons governam processos como reações redox, formação de ligações, condutividade e funcionamento de dispositivos eletrônicos.
Os pesquisadores afirmam que a descoberta tem potencial imediato em duas áreas principais:
Computação quântica – As ilhas de elétrons poderiam formar qubits mais estáveis do que os modelos atuais, uma vez que a perda de coerência é um dos principais obstáculos para a expansão dos computadores quânticos.
Catálise industrial – O “mar de elétrons” pode aumentar drasticamente a eficiência de reações químicas, beneficiando setores como produção de combustíveis, síntese farmacêutica e fabricação de materiais industriais. A expectativa é que processos se tornem mais rápidos, baratos e sustentáveis.
Konstantin Klyukin, membro da equipe, destacou que o estudo inaugura novas possibilidades tecnológicas. “Esta é uma ciência fundamental, mas com implicações muito reais. Estamos falando de tecnologias que podem mudar a forma como computamos e como fabricamos.”
Os resultados reforçam o avanço de materiais projetados para manipulação quântica, campo estratégico para diversas áreas, da inteligência artificial à transição energética.