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