Ο φυσικός εντοπίζει τον τρόπο με τον οποίο λιώνουν οι κρύσταλλοι ηλεκτρονίων
Ο Aleksey Kolmogorov ανακάλυψε μέσω υπολογιστικών προσομοιώσεων που ένας θεμελιώδης μηχανισμός με τον οποίο ένας κρυστάλλινος ηλεκτρονίων μετατρέπεται σε υγρό καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Τα ηλεκτρόνια μπορούν να κρυσταλλώσουν εάν η κινητική τους ενέργεια-ενέργεια που σχετίζεται με την κίνηση-σε χαμηλή θερμοκρασία γίνεται σημαντικά μικρότερη από την πιθανή ενέργεια αλληλεπίδρασης τους, η οποία μπορεί να σχηματίσει μια καλά διατεταγμένη στερεή δομή. Η τήξη συμβαίνει καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται και η κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων υπερβαίνει την ενέργεια δέσμευσης που συγκρατεί τη δομή μαζί.
Η τήξη των ατομικών κρυστάλλων είχε μελετηθεί εκτενώς πάνω από εκατό χρόνια τόσο μέσω της θεωρητικής φυσικής όσο και των φυσικών πειραμάτων. Αντίθετα, η έρευνα στη φυσική των ηλεκτρονικών συστημάτων είχε μακρές παραβίαση της ηλεκτρονικής κρυστάλλωσης:Οι επιστήμονες πίστευαν ότι είναι μια καθαρή ακαδημαϊκή θεωρία που είναι αδύνατο να πραγματοποιηθεί σε ρεαλιστικές συσκευές λόγω πολύ μικρών χαρακτηριστικών κλίμακες τέτοιων φαινομένων. Συγκεκριμένα, ένα αέριο ηλεκτρονίων που περιορίζεται σε χαμηλές θερμοκρασίες σε νανοηλεκτρονικά συστήματα ημιαγωγών, όπως οι κβαντικές κουκίδες, μπορούν να σχηματίσουν κανονικούς κρυστάλλους ηλεκτρονίων εάν αλληλεπιδρούν επαρκώς με τον εαυτό του λόγω του νόμου ηλεκτροστατικής του Coulomb. Δεν ήταν μέχρι που οι ερευνητές με επικεφαλής τον καθηγητή φυσικής UT Arlington, Andrei Manolescu, παρατήρησε και απεικόνισε τον σχηματισμό ηλεκτρονικών κρυστάλλων σε κβαντικά σταγονίδια, τα οποία είναι αντικείμενα νανο-κλίμακα σε ημιαγωγούς σε χαμηλές θερμοκρασίες, το ερευνητικό ενδιαφέρον στράφηκε στην αντιμετώπιση των βασικών φυσικών του τρόπου με τον οποίο τα στερεά ηλεκτρονίων, ανάλογα με τα κανονικά άτομα που σχηματίζουν διαμάντια διαμαντιών που μπορούν να διαμαρτυρηθούν με θερμοκρασία.
Ο Kolmogorov, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής UTA, οδήγησε εκτεταμένες υπολογιστικές προσομοιώσεις της τήξης αυτών των νανοκρυστάλλων αναπτύσσοντας προηγμένες μεθοδολογίες προσομοίωσης που συνδυάζουν κβαντικές προσομοιώσεις με μεθόδους μοριακής δυναμικής που περιγράφουν κινήσεις πολλών αλληλεπιδρώντων κλασσικών σωματιδίων διαφόρων φυσικών κλιμάκων. Τέτοιοι υβριδικοί κβαντικοί κλασικοί υπολογισμοί εφαρμόστηκαν σε παράλληλους υπερυπολογιστές χρησιμοποιώντας τεχνικές αιχμής υπολογιστών υψηλής απόδοσης. Αποκάλυψαν αξιοσημείωτα σενάρια τήξης μοναδικά για κβαντικούς ηλεκτρονικούς κρυστάλλους λόγω ισχυρών κβαντικών μηχανικών επιδράσεων σε νανο-κλίμακες. Για πρώτη φορά, ο Kolmogorov διαπίστωσε ότι αντί να μεταμορφώνονται από μια συμβατική τρισδιάστατη κρυσταλλική διάταξη ηλεκτρονικών ατόμων απευθείας σε ομοιογενές χαοτικό ηλεκτρονικό υγρό καθώς ο κρύσταλλος θερμαίνεται, αντ 'αυτού υποβάλλονται σε ενδιάμεσες αναδιάταξης σε ασυνήθιστες διαταγμένες με εν μέρει αθόμους και ορωμιές-κρυπτογράφησης. πηγαίνει ακόμη ψηλότερα.
