Aleksey Kolmogorov upptäckte genom beräkningssimuleringar en grundläggande mekanism genom vilken en elektronkristall omvandlas till en vätska när temperaturen ökar. Elektroner kan kristallisera om deras kinetiska energi - energi relaterad till rörelse - vid låg temperatur blir avsevärt mindre än deras potentiella interaktionsenergi, vilket kan bilda en välordnad fast struktur. Smältning sker när temperaturen ökar och elektronernas kinetiska energi överstiger den bindningsenergi som håller samman strukturen.
Smältning av atomära kristaller hade studerats omfattande under mer än hundra år genom både teoretisk fysik och fysikaliska experiment. Däremot hade forskning inom fysik av elektroniska system länge ignorerat elektronisk kristallisering:Forskare trodde att det är en ren akademisk teori som är omöjlig att förverkliga i realistiska enheter på grund av mycket små karakteristiska skalor av sådana fenomen. I synnerhet kan en elektrongas som är instängd vid låga temperaturer i nanoelektroniska halvledarsystem som kvantprickar bilda regelbundna elektronkristaller om den interagerar tillräckligt med sig själv i kraft av Coulombs elektrostatiska lag. Det var inte förrän forskare ledda av UT Arlington fysikprofessor Andrei Manolescu observerade och visualiserade bildandet av elektroniska kristaller i kvantdroppar, som är föremål i nanoskala i halvledare vid låga temperaturer, som forskningsintresset vände sig till att ta upp grundläggande fysik om hur elektronfasta ämnen, analogt med vanliga atomer som bildar diamant- eller kiselkristaller som tål höga temperaturer, beter sig under uppvärmning.
Kolmogorov, docent vid UTAs fysikavdelning, ledde omfattande beräkningssimuleringar av smältning av dessa nanokristaller genom att utveckla avancerade simuleringsmetoder som kombinerade kvantsimuleringar med molekylära dynamikmetoder som beskriver rörelser av många interagerande klassiska partiklar av olika fysiska skalor. Sådana hybridkvantklassiska beräkningar implementerades på parallella superdatorer med hjälp av banbrytande tekniker för högpresterande beräkningar. De avslöjade anmärkningsvärda smältscenarier som är unika för kvantelektroniska kristaller på grund av starka kvantmekaniska effekter på nanoskala. För första gången fastställde Kolmogorov att istället för att omvandla från ett konventionellt tredimensionellt kristallint arrangemang av elektroniska "atomer" direkt till en homogen kaotisk elektronisk vätska när kristallen värmdes upp, genomgår de istället mellanliggande omarrangemang till ovanligt ordnade delvis amorfa och kvasi- kristallina faser med samexisterande fasta och vätskeliknande egenskaper, innan de genomgår smältning till en full vätska när temperaturen blir ännu högre.
