Bilim adamları tarihte ilk kez sadece elektronlardan oluşan bir Wigner kristali elde etmeyi başardılar.
Tarihte ilk kez, ETH Zürih'teki mühendisler, yalnızca elektronlardan oluşan gerçek bir kristal elde etmeyi başardılar. Sözde Wigner kristalleri 90 yıl önce teorik olarak tahmin edildi, ancak ancak şimdi doğrudan bir yarı iletken malzemede canlı olarak gözlemlenebildiler.
Elektronlardan bir kristal oluşturmak ve gözlemlemek nasıl mümkün oldu?
Normal koşullar altında elektronların davranışı, bir malzemeden serbestçe akan bir sıvının davranışına benzer. Ama zaten 1934'te teorik fizikçi Yu. Wigner, bir elektron grubunun katı bir formda kristalleşebildiği ve şimdi Wigner kristali olarak adlandırılan bir faz oluşturduğuna göre bir teori formüle etti.
Yani teoriye göre, bunun için elektrostatik itme gibi kuvvetler ile hareket enerjisi arasındaki ideal dengeyi "yakalamanız" gerekir.
Dolayısıyla hareket enerjisi, elektronların çeşitli yönlerde sıçramasını sağlayan çok daha güçlü bir faktördür. Fakat bu kuvvet azaltılabilirse (Wigner'in varsayımına göre), o zaman itme kuvveti elektronlar üzerinde daha güçlü bir etkiye sahip olacak ve böylece onları homojen bir kafese kilitleyecektir.
On yıllar boyunca, çeşitli mühendis grupları Wigner'in teorisini doğrulamaya ve elektronlardan oluşan bir kristal yaratmaya çalıştılar, ancak bu oldukça zor bir iş olduğu ortaya çıktı.
Sonuçta, bunun için elektron yoğunluğunu azaltmanız gerekir. Ek olarak, bir "tuzakta" sabitlenmeleri ve ayrıca dış faktörlerin üzerlerindeki etkisini en aza indirmek için mutlak sıfıra yakın bir sıcaklığa soğutulmaları gerekir.
Wigner kristali nasıl elde edildi
Ve yalnızca ETH Zürih'ten bilim adamları, bir Wigner kristali elde etmek için tüm gereksinimleri karşılamayı başardı. Bu nedenle elektronları sınırlamak için, elektronları etkili bir şekilde iki boyutla sınırlayan monatomik bir molibden diselenid tabakası kullanıldı.
Elektron sayısını kontrol etmek için mühendisler bu malzemeyi iki grafen elektrot arasına sıkıştırdı ve minimum voltaj uyguladı. Ve böylece bu yapı neredeyse mutlak sıfıra soğutuldu.
Böylece, bu tür manipülasyonların bir sonucu olarak, Wigner kristali ortaya çıktı. Ancak bu, savaşın sadece yarısı olduğu ortaya çıktı, çünkü elektronlar arasındaki mesafe o kadar küçüktü (yaklaşık 20 nanometre), kristali mikroskopla görmek imkansızdı.
Bilim adamları kristali görselleştirmek için yeni bir yöntem uygulamaya karar verdiler. Malzemenin üzerine sabit bir frekansta bir ışık akımının yönlendirilmesine karar verildi. ışık yayan yarı iletkende "eksizyonlar" denilen uyarılma sürecini başlatmak geri.
Wigner kristalleri mevcutsa, eksyonlar ışığı geri yansıttıklarında durağan görünmelidir.
Ayrıca, bu etki, eksizyonların gözlemlenen uyarım frekanslarında kendini göstermelidir ve bilim adamlarının bir Wigner kristali elde etmek için yaptıkları deney sırasında tam olarak gözlemledikleri şey budur.
Bilim insanları, yapılan çalışmanın sonuçlarını Nature dergisinin sayfalarında paylaştı.
Malzemeyi beğendiyseniz, lütfen oy verin ve kanala abone olmayı unutmayın. İlginiz için teşekkür ederim!