Các nhà vật lý đã tạo ra hình ảnh đầu tiên Tinh thể Wigner - một vật liệu có cấu trúc tế bào kỳ lạ bên trong một vật liệu khác hoàn toàn bao gồm các electron.
Hơn 90 năm trước, nhà vật lý nổi tiếng Eugene Wigner đã chứng minh bằng toán học rằng ở nhiệt độ rất thấp và một số yếu tố khác, chuyển động của các electron có thể bị chậm lại. Đồng thời, lực đẩy tự nhiên của chúng - các hạt có cùng điện tích đẩy nhau - sẽ phân bố cấu trúc của chúng thành một dạng "đóng băng" đặc biệt, tạo ra cái gọi là "băng điện tử". Mặc dù trước đó các nhà khoa học đã nhận được bằng chứng gián tiếp về sự tồn tại của "băng điện tử", nhưng cho đến nay vẫn chưa ai có thể cung cấp hình ảnh về nó.
Mô hình cánh bướm được hiển thị ở trên là bức ảnh đầu tiên của cái gọi là tinh thể Wigner được kẹp giữa hai lớp bán dẫn rất mỏng. Khoảng không giữa các electron riêng lẻ, có thể được nhìn thấy trong hình ảnh, lớn hơn khoảng 100 lần so với khoảng cách giữa các nguyên tử trong một tấm bán dẫn.
Hình ảnh thu được bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học California, Berkeley, cùng với các nhà khoa học khác từ Hoa Kỳ và Nhật Bản. Nó không phải là dễ dàng để làm.
Để tạo thành "băng điện tử", các nhà vật lý đã đặt các lớp đơn nguyên tử của vonfram disunfua và vonfram diselen (hai chất bán dẫn rất giống nhau) rất gần nhau. Do tác dụng của điện trường, mật độ êlectron giữa hai lớp giảm. Cuối cùng, toàn bộ cài đặt đã được làm mát gần như bằng không tuyệt đối. Trong điều kiện đó, các electron càng chậm lại càng tốt và gần như ngừng chuyển động.
Nhiệm vụ cuối cùng là lấy hình ảnh của chính nó. Để làm được điều này, thiết bị thí nghiệm được bao phủ bởi một tấm graphene. Thực tế là các tấm graphene hoạt động như một tờ giấy ảnh, trên đó ghi lại vị trí của các electron riêng lẻ. Cấu trúc tinh thể điển hình đã được phản ánh trên đó. Đây là một phép đo gián tiếp, nhưng nó chắc chắn chứng minh sự tồn tại của tinh thể Wigner và phản ánh sự xuất hiện của "băng điện tử".
Đọc thêm:
- Các kỹ sư đã tạo ra một thiết bị điện tử sinh học tự cung cấp năng lượng
- Các nhà khoa học đã tạo ra một loại kim loại mới, trong đó các electron chảy như một chất lỏng