I fisici hanno realizzato la prima immagine in assoluto Cristallo Wigner – un materiale con una strana struttura cellulare all'interno di un altro materiale costituito interamente da elettroni.
Più di 90 anni fa, il famoso fisico Eugene Wigner dimostrò matematicamente che a una temperatura molto bassa e alcuni altri fattori, il movimento degli elettroni può essere rallentato. Allo stesso tempo, la loro naturale repulsione - particelle con la stessa carica elettrica si respingono - distribuirà la loro struttura in una speciale forma "congelata", creando il cosiddetto "ghiaccio elettronico". Sebbene gli scienziati abbiano precedentemente ricevuto prove indirette dell'esistenza del "ghiaccio elettronico", fino ad ora nessuno è stato in grado di fornirne un'immagine.
Lo schema delle ali di farfalla mostrato sopra è la prima fotografia di un cosiddetto cristallo di Wigner racchiuso tra due strati semiconduttori molto sottili. Lo spazio tra i singoli elettroni, che può essere visto nell'immagine, è circa 100 volte maggiore della distanza tra gli atomi in un foglio semiconduttore.
L'immagine è stata ottenuta da ricercatori dell'Università della California, Berkeley, insieme ad altri scienziati degli Stati Uniti e del Giappone. Non è stato facile farlo.
Per formare il "ghiaccio elettronico", i fisici hanno posizionato singoli strati atomici di disolfuro di tungsteno e diselene di tungsteno (due semiconduttori molto simili) molto vicini tra loro. A causa dell'azione del campo elettrico, la densità elettronica tra i due strati è diminuita. Infine, l'intera installazione è stata raffreddata quasi allo zero assoluto. In tali condizioni, gli elettroni rallentavano il più possibile e quasi smettevano di muoversi.
L'ultimo compito era quello di ottenere l'immagine stessa. Per questo, il dispositivo sperimentale è stato coperto con un foglio di grafene. Il fatto è che i fogli di grafene fungono da carta fotografica, su cui viene registrata la posizione dei singoli elettroni. Su di esso si rifletteva la tipica struttura cristallina. Questa è una misurazione indiretta, ma dimostra senza dubbio l'esistenza dei cristalli di Wigner e riflette l'aspetto del "ghiaccio elettronico".
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