Dzięki odkryciom zespołu badaczy z Auburn możliwa stanie się w przyszłości produkcja jeszcze sprawniejszych komputerów. Na zdjęciu: superkomputer Leonardo
Urszula Lesman
Reklama
Z tego artykułu dowiesz się:
- Jakie perspektywy otwiera nowatorski materiał z elektronami na wierzchu?
- Czym odróżniają się nowe elektrody od poprzednich modeli w kwestii stabilności i potencjału produkcyjnego?
- Jakie możliwe zastosowania mają elektrody ustabilizowane na powierzchni w branży komputerowej i chemicznej?
- Jakie długofalowe następstwa może mieć to odkrycie dla przemysłu i sfery naukowej?
Określane mianem elektryd unieruchomionych na powierzchni (Surface Immobilized Electrides – SIE) cechują się nie tylko trwałością i możliwością modyfikacji, lecz także już teraz nadają się do seryjnej wytwórczości, co stanowi zasadniczy postęp w porównaniu z tradycyjnymi elektrydami.
Reklama Reklama
Badacze twierdzą, że za sprawą ich odkrycia zakłady produkcyjne zyskają możliwość wytwarzania materiałów i związków chemicznych szybciej, oszczędniej oraz przy zredukowanej liczbie etapów produkcji. Pojawią się także komputery przenośne, które będą przetwarzać zawiłe dane w kilka sekund, a także superkomputery, które będą uczyć się i dostosowywać z efektywnością zbliżoną do ludzkiego umysłu. Wszystkie te możliwości są uzależnione od jednego, kluczowego czynnika: od tego, jak zachowują się elektrony w obrębie materiałów.
Przełomowy materiał z elektronami na powierzchni: szansa dla komputerów i chemii
Naukowcy z Uniwersytetu Auburn w Alabamie opracowali nowatorski typ tworzywa, który umożliwia badaczom precyzyjne sterowanie tymi drobnymi, naładowanymi cząstkami. Ich odkrycie zostało zaprezentowane w magazynie „ACS Materials Letters”.
Elektrony pełnią istotną funkcję w niemal każdym procesie chemicznym i technologicznym. Są odpowiedzialne za przesyłanie energii, tworzenie połączeń i przewodzenie prądu, stanowiąc fundament zarówno dla syntezy chemicznej, jak i dla współczesnej elektroniki. Zazwyczaj elektrony są związane w atomach, co zawęża zakres ich potencjalnych zastosowań. Jednakże w materiałach określanych jako elektrydy elektrony mogą przemieszczać się swobodnie, co otwiera furtkę do niezwykłych perspektyw.
„Ucząc się, jak kontrolować te nieskrępowane elektrony, możemy opracowywać materiały, które będą w stanie dokonywać rzeczy, których natura nigdy nie przewidziała” – tłumaczy dr Evangelos Miliordos, profesor chemii na Uniwersytecie Auburn i główny autor studium bazującego na zaawansowanym modelowaniu komputerowym.
Elektrydy unieruchomione na powierzchni: nowa era w projektowaniu reakcji i technologii
Aby to urzeczywistnić, zespół z Auburn utworzył innowacyjne konstrukcje materiałowe nazwane Surface Immobilized Electrides (elektrydy unieruchomione na powierzchni), łącząc prekursory elektronów hydratyzowanych z odpornymi powierzchniami, takimi jak diament oraz węglik krzemu. Taka konfiguracja powoduje, że cechy elektronowe elektrydów są jednocześnie stabilne i łatwe w regulacji. Ta uniwersalność nadaje odkryciu ogromny potencjał transformacyjny. Jeden z jego wariantów może doprowadzić do stworzenia potężnych komputerów kwantowych, posiadających zdolność rozwiązywania problemów nieosiągalnych dla dzisiejszej technologii. Inny może stać się fundamentem dla nowoczesnych katalizatorów, przyspieszających kluczowe reakcje chemiczne – potencjalnie rewolucjonizując produkcję paliw, lekarstw oraz materiałów przemysłowych.
Poprzednie odmiany elektrydów cechowały się niestabilnością i utrudnioną produkcją na szeroką skalę. Dzięki osadzaniu ich bezpośrednio na sztywnych powierzchniach, zespół z Auburn zlikwidował te przeszkody. „To nauka podstawowa, ale o bardzo konkretnych konsekwencjach” – podkreśla dr Konstantin Klyukin, profesor inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Auburn. – „Mówimy o technologiach, które mogą odmienić sposób, w jaki liczymy i produkujemy” – dodał.
Naukowcy zapewniają, że ich studium to zaledwie wstęp. Poznając tajniki ujarzmiania swobodnych elektronów, mogą w przyszłości opracować szybsze komputery, inteligentniejsze maszyny oraz nowe technologie, o których ludzkość jeszcze nie marzy.
