Mokslininkams pirmą kartą istorijoje pavyko gauti Vignerio kristalą, kurį sudarė tik elektronai
Pirmą kartą istorijoje Ciuricho ETH inžinieriams pavyko gauti tikrą kristalą, kurį sudaro tik elektronai. Vadinamieji Wigner kristalai teoriškai buvo prognozuojami prieš 90 metų, tačiau tik dabar juos buvo galima stebėti tiesiogiai gyvai puslaidininkinėje medžiagoje.
Kaip buvo įmanoma sukurti ir stebėti kristalą iš elektronų
Normaliomis sąlygomis elektronų elgesys primena skysčio, kuris laisvai teka per medžiagą, elgesį. Tačiau jau 1934 m. Teorinis fizikas Yu. Wigneris suformulavo teoriją, pagal kurią elektronų grupė yra gana pajėgi kristalizuotis į kietą formą, sudarydama fazę, kuri dabar vadinama Wigner kristalais.
Taigi, remiantis teorija, tam reikia „sugauti“ idealią pusiausvyrą tarp jėgų, tokių kaip elektrostatinis atstūmimas ir judesio energija.
Taigi judėjimo energija yra daug galingesnis veiksnys, dėl kurio elektronai šokinėja įvairiomis kryptimis. Bet jei šią jėgą būtų galima sumažinti (pagal Wignerio prielaidą), tai atstumiančioji jėga darytų stipresnį poveikį elektronams ir taip juos užrakintų į vienalytę gardelę.
Taigi per daugelį dešimtmečių įvairios inžinierių grupės bandė patvirtinti Wignerio teoriją ir sukurti kristalą, sudarytą iš elektronų, tačiau tai pasirodė gana sunki užduotis.
Galų gale, tam reikia sumažinti elektronų tankį. Be to, jie turi būti pritvirtinti „spąstuose“, taip pat atšaldyti iki absoliučios nulio temperatūros, kad būtų sumažinta išorinių veiksnių įtaka jiems.
Kaip buvo gautas Wigner kristalas
Ir tik ETH Ciuricho mokslininkams pavyko įvykdyti visus Wigner kristalo gavimo reikalavimus. Taigi, norint apriboti elektronus, buvo naudojamas monatominis molibdeno diselenido lapas, kuris efektyviai apribojo elektronus iki dviejų matmenų.
Norėdami kontroliuoti elektronų skaičių, inžinieriai suspaudė šią medžiagą tarp dviejų grafeno elektrodų ir pritaikė minimalią įtampą. Taigi ši struktūra buvo atvėsinta beveik iki absoliutaus nulio.
Taigi dėl tokių manipuliacijų atsirado Wigner kristalas. Bet tai pasirodė tik pusė mūšio, nes atstumas tarp elektronų pasirodė toks mažas (apie 20 nanometrų), kad kristalo buvo neįmanoma pamatyti mikroskopu.
Norėdami vizualizuoti kristalą, mokslininkai nusprendė taikyti naują metodą. Buvo nuspręsta šviesos srautą nukreipti į medžiagą fiksuotu dažniu, kad pradėti vadinamųjų „sužadinimų“ sužadinimo procesą puslaidininkyje, kuris skleidžia šviesą atgal.
Jei yra Wigner kristalai, išėjimai turėtų atrodyti nejudantys, kai jie atspindi šviesą.
Be to, šis poveikis turėtų pasireikšti stebimais sužadinimo dažniais, ir būtent tai mokslininkai pastebėjo eksperimento metu, kad gautų Wigner kristalą.
Mokslininkai pasidalino atlikto darbo rezultatais žurnalo „Nature“ puslapiuose.
Jei jums patiko medžiaga, įvertinkite ją ir nepamirškite užsiprenumeruoti kanalo. Ačiū už dėmesį!