#实力科普# 【电子也会结冰!拍到了!】物理学家首次拍摄到了维格纳晶体的图像,这是在另一种物质中、完全由电子构成的奇怪蜂窝状物质,它完全由电子构成。匈牙利物理学家尤金·维格纳在1934年首次提出这种晶体理论,但科学家们花费80多年的时间才最终直接看到“电子冰”,图像里我们能看到,电子紧密地挤压在一起,形成一个紧密、重复的模式,就像蓝色蝴蝶的翅膀,或者是被挤压的三叶草。

虽然这不是第一次貌似合理地创造出维格纳晶体,也不是第一次对其性质进行研究,但视觉证据是迄今为止该物质存在的最有力证据。在普通导体(例如银或者铜)或者半导体(例如硅)内部,电子会快速移动,几乎无法相互作用,在非常低的温度下,它们会减速,同时负电子之间的排斥力开始占据主导地位,曾经高度流动的微粒逐渐停止运动,排列成重复的蜂窝状模式,从而最大限度地减少它们的总能量消耗。

为了观察电子冰的形成过程,研究人员将电子困在两种原子厚度的钨半导体之间的间隙中,这两种钨半导体分别是二硫化钨和二硒化钨,然后在钨半导体间隙中施加电场去除任何潜在破坏性多余电子后,研究人员将他们的“电子三明治”冷却到零下268.15摄氏度,果然曾经快速的电子停止了运动,停留在维格纳晶体的重复结构。

随后研究人员使用一种叫做扫描隧道显微镜(STM)的设备来观察这种新晶体。但起初STM显微镜提供的电流对脆弱的电子冰太大了,接触时就“熔化”了它,为了阻止这种情况发生,研究人员在维格纳晶体上方插入一层石墨烯单原子层,使晶体与石墨烯相互作用,并在其上留下STM显微镜可以安全读取的印记,就像复印机一样,完全追踪印记在石墨烯薄片上的图像。

更多科学动态

全站最新消息

d