Что такое вигнеровские кристаллы, и в чем их уникальность

Еще в прошлом веке физик-математик Юджин Вигнер предположил существование твердой материи, внешне напоминающей кристаллическую решетку. Правда, она должна была состоять исключительно из отрицательно заряженных частиц. И только в 2021 году ученые смогли доказать его теоретический прогноз, выдвинутый 90 лет тому назад, и создать кристаллы Вигнера. Ниже мы расскажем, что они из себя представляют.

Ученые и раньше пытались создать такие кристаллы, но тогда их попытки провалились. Чтобы образовать такое твердое тело, физик Фэн Ванг со своей командой сконструировал аппарат, содержащий тончайшие слои двух полупроводниковых материалов: дисульфида вольфрама и диселенида вольфрама. Затем ученые применили электрическое поле, дабы создать необходимую плотность заряженных частиц.

О том, как был создан новый вид электронной татуировки, читайте здесь.

Обычно заряженные частички быстро перемещаются, поэтому на них особо не воздействует отталкивание. Но если замедлить движение электронов, то отталкивание станет явным. Дальше нужно было придумать, как минимизировать их энергию. С чем ученые прекрасно справились: они замедлили движение электронов с помощью их охлаждения. На руку также сыграло несоответствие между полупроводниковыми слоями. Дело в том, что атомы в каждом из них находятся на небольшом расстоянии друг от друга, поэтому, когда их соединили, получился так называемый «муаровый узор». Благодаря ему создаются области с несколько меньшей энергией.

Для того чтобы увидеть вигнеровский кристалл, ученые использовали специальный микроскоп. В нем металлический наконечник способствовал созданию электрического тока. Позже Ванг признался, что сначала получить изображение с помощью этого микроскопа не удалось. Проблема была как раз с электрическим током: он разрушил хрупкий кристалл. Поэтому, чтобы устранить это недоразумение, команда добавила графен, с помощью которого и получили изображение.

Недавно мы писали о поразительной красоты жеодах, прочитать об этом можно здесь.