Fyzici vytvořili vůbec první snímek Wignerův krystal – materiál s podivnou buněčnou strukturou uvnitř jiného materiálu sestávajícího výhradně z elektronů.
Před více než 90 lety slavný fyzik Eugene Wigner matematicky dokázal, že při velmi nízké teplotě a některých dalších faktorech lze zpomalit pohyb elektronů. Jejich přirozené odpuzování – částice se stejným elektrickým nábojem se vzájemně odpuzují – zároveň rozloží jejich strukturu do zvláštní „zmrzlé“ formy, čímž vznikne tzv. „elektronický led“. Přestože vědci již dříve obdrželi nepřímé důkazy o existenci „elektronického ledu“, dosud nebyl nikdo schopen poskytnout jeho obraz.
Vzor motýlího křídla zobrazený výše je první fotografií takzvaného Wignerova krystalu vloženého mezi dvě velmi tenké polovodičové vrstvy. Prostor mezi jednotlivými elektrony, který je na obrázku vidět, je asi 100x větší než vzdálenost mezi atomy v polovodičové desce.
Snímek získali vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley spolu s dalšími vědci ze Spojených států a Japonska. Nebylo snadné to udělat.
Aby fyzikové vytvořili "elektronový led", umístili jednotlivé atomové vrstvy disulfidu wolframu a diselenu wolframu (dva velmi podobné polovodiče) velmi blízko sebe. Působením elektrického pole se hustota elektronů mezi oběma vrstvami snížila. Nakonec byla celá instalace ochlazena téměř na absolutní nulu. V takových podmínkách se elektrony co nejvíce zpomalily a téměř se přestaly pohybovat.
Posledním úkolem bylo získat samotný obrázek. Za tímto účelem bylo experimentální zařízení pokryto vrstvou grafenu. Grafenové listy totiž fungují jako fotopapír, na kterém se zaznamenává poloha jednotlivých elektronů. Odrážela se na něm typická krystalická struktura. Jedná se o nepřímé měření, ale nepochybně dokazuje existenci Wignerových krystalů a odráží vzhled „elektronového ledu“.
Přečtěte si také:
- Inženýři vytvořili bioelektronické zařízení s vlastním pohonem
- Vědci vytvořili nový typ kovu, ve kterém elektrony proudí jako kapalina