Fyzici vytvorili vôbec prvý obrázok Wignerov kryštál – materiál so zvláštnou bunkovou štruktúrou vo vnútri iného materiálu pozostávajúceho výlučne z elektrónov.
Pred viac ako 90 rokmi slávny fyzik Eugene Wigner matematicky dokázal, že pri veľmi nízkej teplote a niektorých ďalších faktoroch možno spomaliť pohyb elektrónov. Zároveň ich prirodzené odpudzovanie – častice s rovnakým elektrickým nábojom sa navzájom odpudzujú – rozdelí ich štruktúru do špeciálnej „zamrznutej“ formy, čím vznikne takzvaný „elektronický ľad“. Hoci vedci už predtým dostali nepriame dôkazy o existencii „elektronického ľadu“, doteraz nikto nedokázal poskytnúť jeho obraz.
Vzor motýlích krídel zobrazený vyššie je prvou fotografiou takzvaného Wignerovho kryštálu vloženého medzi dve veľmi tenké polovodičové vrstvy. Priestor medzi jednotlivými elektrónmi, ktorý je možné vidieť na obrázku, je asi 100-krát väčší ako vzdialenosť medzi atómami v polovodičovej doske.
Snímku získali vedci z Kalifornskej univerzity v Berkeley spolu s ďalšími vedcami zo Spojených štátov a Japonska. Nebolo to jednoduché.
Na vytvorenie "elektrónového ľadu" fyzici umiestnili jednotlivé atómové vrstvy disulfidu volfrámového a diselénu volfrámu (dva veľmi podobné polovodiče) veľmi blízko seba. Pôsobením elektrického poľa sa hustota elektrónov medzi dvoma vrstvami znížila. Nakoniec sa celá inštalácia schladila takmer na absolútnu nulu. V takýchto podmienkach sa elektróny maximálne spomalili a takmer sa prestali pohybovať.
Poslednou úlohou bolo získať samotný obrázok. Na tento účel bolo experimentálne zariadenie pokryté vrstvou grafénu. Grafénové listy totiž fungujú ako fotopapier, na ktorom sa zaznamenáva poloha jednotlivých elektrónov. Odzrkadlila sa na ňom typická kryštálová štruktúra. Ide o nepriame meranie, ale nepochybne dokazuje existenciu Wignerových kryštálov a odráža vzhľad „elektrónového ľadu“.
Prečítajte si tiež:
- Inžinieri vytvorili bioelektronické zariadenie s vlastným pohonom
- Vedci vytvorili nový typ kovu, v ktorom elektróny prúdia ako kvapalina