Znanstvenici su prvi put u povijesti uspjeli dobiti Wignerov kristal, koji se sastoji samo od elektrona
Prvi put u povijesti inženjeri ETH -a u Zürichu uspjeli su dobiti pravi kristal, koji se sastoji isključivo od elektrona. Takozvani Wignerovi kristali teoretski su predviđeni prije 90 godina, no tek su ih sada mogli promatrati uživo izravno u poluvodičkom materijalu.
Kako je bilo moguće stvoriti i promatrati kristal od elektrona
U normalnim uvjetima ponašanje elektrona nalikuje ponašanju tekućine koja slobodno teče kroz materijal. No, već 1934. godine teoretski fizičar Yu. Wigner je formulirao teoriju prema kojoj se skupina elektrona može sasvim kristalizirati u čvrsti oblik, tvoreći fazu koja se sada naziva Wignerov kristal.
Dakle, prema teoriji, za to morate "uloviti" idealnu ravnotežu između sila poput elektrostatičkog odbijanja i energije gibanja.
Dakle, energija kretanja je znatno snažniji faktor zbog kojeg elektroni skaču u različitim smjerovima. No, ako bi se ta sila mogla smanjiti (prema Wignerovoj pretpostavci), tada bi odbojna sila imala jači učinak na elektrone i na taj bi ih način zaključala u homogenu rešetku.
Tako su tijekom mnogih desetljeća različite skupine inženjera pokušavale potvrditi Wignerovu teoriju i stvoriti kristal koji se sastoji od elektrona, no to se pokazalo kao prilično težak zadatak.
Uostalom, za to morate smanjiti gustoću elektrona. Osim toga, potrebno ih je učvrstiti u "zamku", a također i ohladiti na temperaturu blizu apsolutne nule kako bi se minimizirao utjecaj vanjskih čimbenika na njih.
Kako je dobiven Wignerov kristal
I samo su znanstvenici iz ETH Züricha uspjeli ispuniti sve uvjete za dobivanje Wignerovog kristala. Dakle, za ograničavanje elektrona, upotrijebljen je jednoatomski list od molibdenovog diselenida, koji je učinkovito ograničio elektrone na dvije dimenzije.
Da bi kontrolirali broj elektrona, inženjeri su ovaj materijal stegnuli između dvije grafenske elektrode i primijenili minimalni napon. I tako se ova struktura ohladila gotovo do apsolutne nule.
Tako se kao rezultat takvih manipulacija pojavio Wignerov kristal. No to se pokazalo samo pola uspjeha, jer se pokazalo da je udaljenost između elektrona toliko mala (oko 20 nanometara) da je bilo nemoguće vidjeti kristal mikroskopom.
Za vizualizaciju kristala, znanstvenici su odlučili primijeniti novu metodu. Odlučeno je usmjeriti struju svjetlosti na materijal fiksne frekvencije kako bi se pokrenuti proces pobude takozvanih "izlučivanja" u poluvodiču, koji emitiraju svjetlost leđa.
Ako su prisutni Wignerovi kristali, izlučevine bi trebale izgledati nepomično kad reflektiraju svjetlost natrag.
Štoviše, ovaj bi se učinak trebao očitovati u uočenim frekvencijama pobude ekscizija, a to je upravo ono što su znanstvenici primijetili tijekom svog pokusa da dobiju Wignerov kristal.
Znanstvenici su rezultate rada izvršili na stranicama časopisa Nature.
Ako vam se materijal svidio, ocijenite ga i ne zaboravite se pretplatiti na kanal. Hvala na pažnji!