في مختبر جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، ساعد حمض أميني عادي بشكل غير متوقع مادة كمومية على الحفاظ على سلوك إلكتروني منتظم خاص عند درجة حرارة كانت تُعدّ سابقًا غير قابلة للوصول. الأمر يتعلق بثاني كبريتيد التنتالوم — مادة مكوّنة من طبقات فائقة الرقة لا يتجاوز سمكها ثلاث ذرات. عند البرودة القصوى تنشأ فيها ما يُسمى موجة كثافة الشحنة المتناسبة: فلا تتحرك الإلكترونات عشوائيًا، بل بتوافق، مكررةً نمط الشبكة البلورية.
عادةً تختفي هذه الحالة الكمومية بمجرد أن ترتفع درجة الحرارة فوق سالب 57 °م. فالاهتزازات الحرارية للذرات تدمّر بسرعة النظام الهش. أضاف العلماء بقيادة شيانغفنغ دوان جزيئات الأرجينين — أحد الأحماض الأمينية العشرين القياسية التي تُبنى منها البروتينات — إلى طبقات ثاني كبريتيد التنتالوم. وكانت النتيجة مذهلة: فقد استمرت الحركة المنتظمة للإلكترونات حتى موجب 57 °م.
لاءم الأرجينين الشبكة البلورية لثاني كبريتيد التنتالوم كما تلائم القطعة المثالية أحجية الصور المقطوعة. فقد تطابق حجمه وتوزيع شحناته بدقة مع الفجوات بين طبقات المادة. ولم يعطِ حمضان أمينيان آخران جرى اختبارهما هذا التأثير. وأكدت الحسابات الحاسوبية أن «التطابق» الهندسي والإلكتروني تحديدًا هو ما يثبّت الحالة الكمومية عند درجة حرارة الغرفة بل وحتى عند درجة حرارة مرتفعة.
الاكتشاف مهم ليس للعلم الأساسي فحسب. فالحركة المنتظمة للإلكترونات في مثل هذه المواد يمكن استخدامها لإنشاء ذاكرة موفرة للطاقة من نوع جديد، تُخزَّن فيها المعلومات لا في الشحنة العادية بل في الخصائص الكمومية. وهذا حتى الآن مجرد احتمال، لكن الطريقة — استخدام جزيئات الحياة لضبط البلورات غير العضوية — تفتح مسارًا جديدًا في تصميم المواد الكمومية.
يعتزم الباحثون اختبار جزيئات أخرى وفهم ما إذا كان يمكن تثبيت الموصلية الفائقة أو تأثيرات كمومية أخرى بالطريقة نفسها. وإذا نجح هذا النهج، فبدلًا من البحث عن مركبات غريبة جديدة، سيتمكن العلماء من اختيار «مفتاح» عضوي معروف بالفعل لـ«أقفال» غير عضوية مطلوبة.
حمض أميني بسيط، كان يُربط سابقًا بعلم الأحياء وحده، يساعد الآن الفيزياء الكمومية على تجاوز حدود المختبرات المبردة.
