Useful content

Zinātniekiem pirmo reizi vēsturē izdevās iegūt Vīgnera kristālu, kas sastāv tikai no elektroniem

click fraud protection

Pirmo reizi vēsturē Cīrihes ETH inženieriem izdevās iegūt īstu kristālu, kas sastāv tikai no elektroniem. Tā sauktie Vīgnera kristāli teorētiski tika prognozēti pirms 90 gadiem, bet tikai tagad tos varēja novērot tiešraidē pusvadītāju materiālā.

Mākslinieka iespaids par Vīgnera kristāla struktūru, kas sastāv no elektroniem (sarkanā krāsā) pusvadītāju materiālā (zils un pelēks) ETH Cīrihe
Mākslinieka iespaids par Vīgnera kristāla struktūru, kas sastāv no elektroniem (sarkanā krāsā) pusvadītāju materiālā (zils un pelēks) ETH Cīrihe
Mākslinieka iespaids par Vīgnera kristāla struktūru, kas sastāv no elektroniem (sarkanā krāsā) pusvadītāju materiālā (zils un pelēks) ETH Cīrihe

Kā bija iespējams izveidot un novērot kristālu no elektroniem

Normālos apstākļos elektronu uzvedība atgādina šķidruma uzvedību, kas brīvi plūst caur materiālu. Bet jau tālajā 1934. gadā teorētiskais fiziķis Ju. Vīgners formulēja teoriju, saskaņā ar kuru elektronu grupa ir diezgan spējīga kristalizēties cietā formā, veidojot fāzi, ko tagad dēvē par Vīgnera kristālu.

Tātad, saskaņā ar teoriju, šim nolūkam jums ir "jānoķer" ideāls līdzsvars starp tādiem spēkiem kā elektrostatiskā atgrūšana un kustības enerģija.

instagram viewer
Autors: Nobela fonds - http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1963/wigner-bio.html, Publisks domēns, https://commons.wikimedia.org/w/index.php? biezpiens = 6141135
Autors: Nobela fonds - http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1963/wigner-bio.html, Publisks domēns, https://commons.wikimedia.org/w/index.php? biezpiens = 6141135

Tātad kustības enerģija ir daudz spēcīgāks faktors, kas liek elektroniem atlēkt dažādos virzienos. Bet, ja šo spēku varētu samazināt (saskaņā ar Vīgnera pieņēmumu), tad atgrūšanas spēks spēcīgāk ietekmētu elektronus un tādējādi tos bloķētu viendabīgā režģī.

Tātad daudzu gadu desmitu laikā dažādas inženieru grupas centās apstiprināt Vīgnera teoriju un izveidot kristālu, kas sastāv no elektroniem, taču tas izrādījās diezgan grūts uzdevums.

Galu galā šim nolūkam ir jāsamazina elektronu blīvums. Turklāt tie ir jānostiprina "slazdā", kā arī jāatdzesē līdz temperatūrai, kas ir tuvu absolūtai nullei, lai pēc iespējas samazinātu ārējo faktoru ietekmi uz tiem.

Kā tika iegūts Vīgnera kristāls

Un tikai zinātniekiem no ETH Cīrihes izdevās izpildīt visas prasības Vīgnera kristāla iegūšanai. Tātad, lai ierobežotu elektronus, tika izmantota monatomiskā molibdēna disilenīda loksne, kas efektīvi ierobežoja elektronus līdz divām dimensijām.

Lai kontrolētu elektronu skaitu, inženieri piestiprināja šo materiālu starp diviem grafēna elektrodiem un pielietoja minimālo spriegumu. Un tā šī struktūra tika atdzesēta līdz gandrīz absolūtai nullei.

Tātad šādu manipulāciju rezultātā parādījās Vīgnera kristāls. Bet tas izrādījās tikai puse no kaujas, jo attālums starp elektroniem izrādījās tik mazs (apmēram 20 nanometri), ka kristālu nebija iespējams redzēt ar mikroskopu.

Lai vizualizētu kristālu, zinātnieki nolēma piemērot jaunu metodi. Tika nolemts virzīt gaismas plūsmu uz materiālu ar noteiktu frekvenci, lai uzsākt tā saucamo "ierosmju" ierosināšanas procesu pusvadītājā, kas izstaro gaismu atpakaļ.

Autors: Axelfoley12 - Pašu darbs (Avots: selbst erstellt), Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php? biezpiens = 28056311
Autors: Axelfoley12 - Pašu darbs (Avots: selbst erstellt), Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php? biezpiens = 28056311

Ja ir Vīgnera kristāli, tad izņēmumiem vajadzētu būt nekustīgiem, kad tie atstaro gaismu atpakaļ.

Turklāt šim efektam vajadzētu izpausties novērotajās ierosmes ierosmes frekvencēs, un tieši to zinātnieki novēroja eksperimenta laikā, lai iegūtu Vīgnera kristālu.

Zinātnieki ir dalījušies ar paveiktā darba rezultātiem žurnāla Nature lapās.

Ja jums patika materiāls, lūdzu, novērtējiet to un neaizmirstiet abonēt kanālu. Paldies par jūsu uzmanību!

"Pārsteidzošs ķīlis ar skavu" - ieteica lasītājs

"Pārsteidzošs ķīlis ar skavu" - ieteica lasītājs

Pašdarināts darbagaldsReiz es parādīju veidu, kā nofiksēt sagatavi, izmantojot divus ķīļus un paš...

Lasīt Vairāk

Vietnes īpašnieks varēs stādīt mājlopus bez nevajadzīgas birokrātijas: Satversmes tiesa nolēma neatbalstīt ierēdņus

Vietnes īpašnieks varēs stādīt mājlopus bez nevajadzīgas birokrātijas: Satversmes tiesa nolēma neatbalstīt ierēdņus

Satversmes tiesa aizliedza uzraudzības iestādēm pieprasīt no zemes īpašnieka papildu līgumus par ...

Lasīt Vairāk

Dārzā iestādīju nepareizās kliņģerītes

Dārzā iestādīju nepareizās kliņģerītes

Viņa izturējās pret kliņģerītēm mīlošu un nemīlīgu. Nesen es neesmu stādījis dārzā, un tagad es v...

Lasīt Vairāk

Instagram story viewer