Aleksey Kolmogorov descubrió mediante simulaciones computacionales un mecanismo fundamental por el cual un cristal de electrones se transforma en líquido a medida que aumenta la temperatura. Los electrones pueden cristalizar si su energía cinética (energía relacionada con el movimiento) a baja temperatura se vuelve considerablemente menor que su energía potencial de interacción, lo que puede formar una estructura sólida bien ordenada. La fusión ocurre a medida que aumenta la temperatura y la energía cinética de los electrones excede la energía de enlace que mantiene unida la estructura.
La fusión de cristales atómicos se había estudiado ampliamente durante más de cien años mediante física teórica y experimentos físicos. Por el contrario, la investigación en física de sistemas electrónicos había ignorado durante mucho tiempo la cristalización electrónica:los científicos creían que se trataba de una teoría puramente académica, imposible de realizar en dispositivos realistas debido a las escalas características muy pequeñas de tales fenómenos. En particular, un gas de electrones confinado a bajas temperaturas en sistemas nanoelectrónicos semiconductores, como los puntos cuánticos, puede formar cristales de electrones regulares si interactúa lo suficiente consigo mismo en virtud de la ley electrostática de Coulomb. No fue hasta que investigadores dirigidos por el profesor de física de UT Arlington, Andrei Manolescu, observaron y visualizaron la formación de cristales electrónicos en gotas cuánticas, que son objetos a nanoescala en semiconductores a bajas temperaturas, que el interés de la investigación se centró en abordar la física básica de cómo los sólidos electrónicos, De manera análoga a los átomos regulares que forman cristales de diamante o silicio que pueden soportar altas temperaturas, se comportan bajo calentamiento.
Kolmogorov, profesor asociado en el Departamento de Física de la UTA, dirigió extensas simulaciones computacionales de la fusión de estos nanocristales mediante el desarrollo de metodologías de simulación avanzadas que combinaron simulaciones cuánticas con métodos de dinámica molecular que describen los movimientos de muchas partículas clásicas en interacción de varias escalas físicas. Estos cálculos híbridos cuánticos y clásicos se implementaron en supercomputadoras paralelas utilizando técnicas de computación de alto rendimiento de vanguardia. Revelaron escenarios de fusión notables exclusivos de los cristales electrónicos cuánticos debido a fuertes efectos de la mecánica cuántica a nanoescala. Por primera vez, Kolmogorov determinó que en lugar de transformarse de una disposición cristalina tridimensional convencional de "átomos" electrónicos directamente en un líquido electrónico caótico homogéneo a medida que el cristal se calentaba, en lugar de ello se someten a reordenamientos intermedios en inusuales ordenados, parcialmente amorfos y cuasi-. fases cristalinas con características coexistentes similares a sólidas y líquidas, antes de fundirse hasta convertirse en un líquido completo cuando la temperatura sube aún más.
