Cercetătorii au reușit să creeze un ”cristal din electroni”

Savanții explică faptul că au reușit să creeze o structură în care electronii se află într-un tipar repetitiv.

Cercetătorii de la Universitatea Cornell, SUA, au suprapus semiconductori bidimensionali pentru a crea o structură care captează electronii într-un tipar care se repetă, formând în cele din urmă un cristal Wigner a cărei existență este teoretizată de câteva decenii, notează Phys.

• Ce s-ar putea ascunde sub vulcanii de pe Marte?
• Oamenii de știință ar fi găsit „Sfântul Graal” al computerelor cuantice

Proiectul a luat naștere din laboratorul comun al lui Kin dr. Fai Mak, profesor de Fizică și dr. Jie Shan, profesor de fizică aplicată și inginerie la Colegiul de Inginerie, autorii co-senior ai lucrării. Ambii cercetători sunt membri ai Institutului Kavli de la Cornell for Nanoscale Science, specializat în experimente și studii la nivelul particulelor.

Decenii de teorii

Existența unui cristal de electroni a fost prezisă pentru prima dată în 1934 de către fizicianul Eugene Wigner. El a propus ca atunci când repulsia care rezultă din electronii încărcați negativ, numiți repulsii Coulomb, domină energia cinetică a electronilor, s-ar putea forma o structură cristalină.

Oamenii de știință au încercat diferite metode pentru a suprima energia cinetică, cum ar fi plasarea electronilor sub un câmp magnetic extrem de puternic, de aproximativ un milion de ori mai mare decât cel care înconjoară Pământul. Cristalizarea completă rămâne evazivă, dar echipa Cornell a descoperit o nouă metodă pentru realizarea acesteia.

„Electronii sunt supuși mecanicii cuantice. Chiar dacă nu le faceți nimic, ei se deplasează în mod spontan tot timpul”, a spus dr. Mak. „Un cristal de electroni are de fapt tendința de a se dezintegra doar pentru că ne este atât de greu să păstrăm electronii fixați într-un tipar repetitiv”.

Soluția cercetătorilor a fost de a construi o capcană reală prin stivuirea a două monostraturi semiconductoare, disulfură de tungsten și diselenură de tungsten, create de cercetătorii de la Universitatea Columbia. Fiecare monostrat are o constantă de rețea ușor diferită. Atunci când sunt împerecheați, creează o structură de superrețea, care în esență arată ca o grilă hexagonală. Cercetătorii au plasat apoi electroni în anumite locuri din model. După cum au descoperit într-un proiect anterior, bariera energetică dintre locații blochează electronii într-o poziție fixă.

„Trebuie să obținem condițiile potrivite pentru a crea un cristal de electroni și, în același timp, ele sunt extrem de fragile”, a spus dr. Mak. „Avem nevoie de o modalitate bună de a le sonda. Deoarece nu ne dorim să le deranjăm foarte în timp ce le testăm”.

Citește și:

Au fost observate primele interacțiuni între ”cristalele temporale”, materia care există în patru dimensiuni

Cristalele microscopice din Australia oferă o imagine asupra evoluţiei câmpului magnetic al Terrei

Aplicabilitatea cristalelor superionice devine o realitate şi suntem mai aproape de crearea unui nou tip revoluţionar de baterie

Cristalul care se vindecă precum un om. După ce a fost crăpat în în două s-a refăcut în doar 24 de ore