ETH Zürih araştırmacıları, yalnızca elektronlardan oluşan bir kristal gözlemledi

ETH Zürih’teki bir araştırmacı ekibi, benzersiz bir kristali gözlemlemeyi başardı. ETH Zürih’teki bilim adamları, tamamen elektronlardan oluşan bir kristali başarıyla gözlemlediklerini açıkladılar. Kristaller Wigner kristalleri olarak bilinir ve ilk olarak neredeyse 90 yıl önce teorileştirildi, ancak şimdi yalnızca yarı iletken bir malzemede doğrudan gözlemlendi.

Normal kristallerin aksine , ekibin oluşturduğu kristal yalnızca elektronlardan oluşuyor. Ekip, kristali üreterek, yoğun madde fiziğinde bir tür Kutsal Kase olarak tanımlanan teorik bir öngörüyü doğruladı. 1934’te Eugene Wigner, bir malzemedeki elektronların, karşılıklı elektriksel itme nedeniyle teorik olarak kendilerini düzenli ve kristal benzeri desenlerde düzenleyebileceğini teorileştirdi.

Wigner bunu teorileştirdi, çünkü elektronlar arasındaki elektriksel itme enerjisi hareket enerjilerinden daha yüksekse, elektronlar kendilerini toplam enerjileri mümkün olduğunca küçük olacak şekilde düzenlerler. On yıllar boyunca, Wigner kristalleri yalnızca düşük sıcaklıklar ve malzemede çok az sayıda serbest elektron dahil olmak üzere aşırı koşullar altında oluşabildiğinden, tahmin teorik olarak kaldı.

Bilim adamları, araştırmalarında, molibden diselenid adı verilen, sadece tek bir atom kalınlığında olan, çok ince bir yarı iletken malzeme tabakası kullanarak bu engelleri aştılar. Tek bir atom kalınlığındaki malzeme ile elektronlar sadece bir düzlemde hareket edebilir. Serbest elektronların sayısı, yarı iletkenin arasına sıkıştırıldığı iki şeffaf grafen elektrotuna bir voltaj uygulanarak değiştirildi.

Cihaz, mutlak sıfırın birkaç derece üzerine soğutuldu. İşlem tamamlandığında, elektron ayrımının 20 nanometre civarında olduğu hesaplanarak mikroskopla çözülmesi imkansız hale geldi. Ekip, yarı iletken bir katmandaki eksitonları uyarmak için belirli bir frekanstaki ışığı kullanarak elektronların düzenli düzenini görünür hale getirdi. Çalışmaları, Wigner kristallerinin ilk kez doğrudan gözlemlenmesine yol açtı.