物理學家製作了有史以來第一張圖片 維格納晶體 – 在另一種完全由電子組成的材料中具有奇怪細胞結構的材料。
90多年前,著名物理學家尤金維格納用數學證明,在極低的溫度和一些其他因素下,電子的運動可以減慢。 同時,它們的自然排斥——帶相同電荷的粒子相互排斥——會將它們的結構分佈成一種特殊的“凍結”形式,從而產生所謂的“電子冰”。 儘管科學家們此前已經收到了“電子冰”存在的間接證據,但直到現在還沒有人能夠提供它的圖像。
上面顯示的蝴蝶翅膀圖案是第一張夾在兩個非常薄的半導體層之間的所謂維格納晶體的照片。 在圖像中可以看到,單個電子之間的空間比半導體片中原子之間的距離大大約 100 倍。
該圖像是由加州大學伯克利分校的研究人員以及來自美國和日本的其他科學家獲得的。 這並不容易。
為了形成“電子冰”,物理學家將二硫化鎢和二硒化鎢(兩種非常相似的半導體)的單原子層非常靠近地放置在一起。 由於電場的作用,兩層之間的電子密度降低。 最後,整個裝置冷卻到幾乎絕對零。 在這種情況下,電子盡可能地減速,幾乎停止運動。
最後一項任務是獲取圖像本身。 為此,實驗裝置覆蓋有一片石墨烯。 事實上,石墨烯片就像相紙,上面記錄了單個電子的位置。 典型的晶體結構在其上得到體現。 這是一種間接測量,但無疑證明了維格納晶體的存在,反映了“電子冰”的出現。
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