Los científicos de Auburn descubren los secretos de los electrones libres para impulsar la próxima revolución en la informática y la química.
Fecha: 16 de octubre de 2025
Fuente: Departamento de Física de la Universidad de Auburn
Resumen: Científicos de Auburn han diseñado nuevos materiales que manipulan electrones libres para abrir camino a aplicaciones innovadoras. Estos "electruros de superficie inmovilizada" podrían impulsar futuras computadoras cuánticas o transformar la fabricación química. Estables, ajustables y escalables, representan un avance significativo respecto a los electruros tradicionales. Este trabajo conecta la teoría con su posible aplicación en el mundo real.
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Científicos de la Universidad de Auburn crearon un nuevo tipo de material donde los electrones pueden moverse libremente sobre una superficie sólida. Al organizar estos electrones en diferentes patrones, el material podría usarse algún día para construir computadoras más rápidas o diseñar mejores reacciones químicas. Crédito: Universidad de Auburn
Imagine un futuro donde las fábricas puedan crear materiales y compuestos químicos con mayor rapidez, a menor costo y con menos pasos de producción. Imagine su computadora portátil procesando datos complejos en segundos o una supercomputadora aprendiendo y adaptándose con la misma eficiencia que el cerebro humano. Estas posibilidades dependen de un factor fundamental: cómo se comportan los electrones dentro de los materiales. Investigadores de la Universidad de Auburn han desarrollado un tipo de material innovador que permite a los científicos controlar con precisión estas diminutas partículas cargadas. Sus hallazgos, publicados en ACS Materials Letters , describen cómo el equipo logró un acoplamiento ajustable entre complejos moleculares de metales aislados, llamados precursores de electrones solvatados, donde los electrones no están ligados a átomos específicos, sino que se mueven libremente dentro de espacios abiertos.
Los electrones son fundamentales en casi todos los procesos químicos y tecnológicos. Impulsan la transferencia de energía, la formación de enlaces y la conductividad eléctrica, sirviendo como base tanto para la síntesis química como para la electrónica moderna. En las reacciones químicas, los electrones facilitan los procesos redox, la formación de enlaces y la actividad catalítica. En tecnología, la gestión del movimiento e interacción de los electrones sustenta todo, desde circuitos electrónicos y sistemas de inteligencia artificial hasta células solares y ordenadores cuánticos. Normalmente, los electrones están confinados en átomos, lo que limita sus posibles usos. Sin embargo, en materiales conocidos como electruros, los electrones se mueven de forma independiente, lo que abre la puerta a nuevas y extraordinarias capacidades.
"Al aprender a controlar estos electrones libres, podemos diseñar materiales que hagan cosas que la naturaleza nunca pretendió", explica el Dr. Evangelos Miliordos, profesor asociado de Química en Auburn y autor principal del estudio, que se basó en modelos computacionales avanzados.
Para lograrlo, el equipo de Auburn creó estructuras materiales innovadoras llamadas electruros inmovilizados superficiales (Electrudos) mediante la unión de precursores de electrones solvatados a superficies estables como el diamante y el carburo de silicio. Esta configuración permite que las características electrónicas de los electruros sean duraderas y ajustables. Al modificar la disposición de las moléculas, los electrones pueden agruparse en "islas" aisladas que se comportan como bits cuánticos para la computación avanzada o extenderse en "mares" extensos que promueven reacciones químicas complejas.
Esta versatilidad es lo que confiere a este descubrimiento su potencial transformador. Una versión podría conducir al desarrollo de potentes ordenadores cuánticos capaces de resolver problemas que escapan al alcance de la tecnología actual. Otra podría sentar las bases para catalizadores de vanguardia que aceleran reacciones químicas esenciales, revolucionando potencialmente la producción de combustibles, productos farmacéuticos y materiales industriales.
"A medida que nuestra sociedad supera los límites de la tecnología actual, la demanda de nuevos tipos de materiales se dispara", afirma el Dr. Marcelo Kuroda, profesor asociado de Física en Auburn. "Nuestro trabajo muestra un nuevo camino hacia los materiales que ofrecen oportunidades tanto para investigaciones fundamentales sobre las interacciones en la materia como para aplicaciones prácticas".
Las versiones anteriores de electruros eran inestables y difíciles de escalar. Al depositarlos directamente sobre superficies sólidas, el equipo de Auburn ha superado estas barreras, proponiendo una familia de estructuras de materiales que podrían pasar de modelos teóricos a dispositivos del mundo real. «Esto es ciencia fundamental, pero tiene implicaciones muy reales», afirma el Dr. Konstantin Klyukin, profesor adjunto de Ingeniería de Materiales en Auburn. «Hablamos de tecnologías que podrían cambiar la forma en que calculamos y fabricamos».
El estudio teórico fue dirigido por profesores de química, física e ingeniería de materiales de la Universidad de Auburn. «Esto es solo el principio», añade Miliordos. «Al aprender a controlar los electrones libres, podemos imaginar un futuro con ordenadores más rápidos, máquinas más inteligentes y nuevas tecnologías con las que ni siquiera hemos soñado».
El estudio, "Electruros con deslocalización electrónica ajustable para aplicaciones en computación cuántica y catálisis", también fue coautorado por los estudiantes de posgrado Andrei Evdokimov y Valentina Nesterova. Contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y los recursos informáticos de la Universidad de Auburn.
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Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por el Departamento de Física de la Universidad de Auburn . Nota: El contenido puede sufrir modificaciones de estilo y extensión.
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Referencia de la revista:
Andrei Evdokimov, Valentina Nesterova, Marcelo A. Kuroda, Konstantin Klyukin, Evangelos Miliordos. Electruros con deslocalización electrónica sintonizable para aplicaciones en computación cuántica y catálisis . ACS Materials Letters , 2025; 3604 DOI: 10.1021/acsmaterialslett.5c00756
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Departamento de Física de la Universidad de Auburn. «Los cristales cuánticos podrían desencadenar la próxima revolución tecnológica». ScienceDaily. ScienceDaily, 16 de octubre de 2025. < www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251015230945.htm >
