Tyrėjai sulaiko elektronus, kad sukurtų nepagaunamą ilgai hipotezuotą kristalą

Kornelio tyrinėtojai surinko dvimačius puslaidininkius, kad sukurtų vaguoto supernatanto struktūrą, kuri sulaiko elektronus pasikartojančiame kiaušinyje, galiausiai suformuodama ilgai hipotezuotą „Wigner“ kristalą. Paskola: Kornelio universitetas

Kaip ir nerimaujantys vaikai, besifotografuojantys šeimos portretui, elektronai neišlaikys pakankamai ilgai, kad liktų bet kokioje fiksuotoje padėtyje.

Dabar Cornello vadovaujamas bendradarbiavimas sukūrė dvimatį elektronų gaudymo pavyzdį į spąstus, kurie suformuoja specialų ilgą kristalą.

Komandos darbas „Sujungtos izoliacijos būsenos Moiré superlattices trupmeniniuose prieduose“, paskelbtas 2020 m. Lapkričio 11 d. Gamta:Pagrindinis laikraščio autorius – mokslų daktaras Ianas Sunas.

Programa buvo sukurta Menų ir mokslų fakulteto fizikos docente Kin Fi Maki և Inžinerija Շ Shan, Inžinerijos kolegijos taikomosios inžinerinės fizikos profesore, laikraščio bendraautorių jungtinėje laboratorijoje. Abu tyrėjai yra Cavalli Nanoscale Canel mokslo instituto nariai. Jie atvyko į Kornelį per „Novosti“ skalę և „Micro Systems Engineering“ („Next Nano“).

Pirmą kartą elektronų kristalą 1934 m. Numatė teorinis fizikas Eugenijus Wigneris. Jis pasiūlė, kad kai neigiamai įkrautų elektronų neigiamas krūvis vyrauja elektronų kinetinės energijos atžvilgiu, susidarys kristalas. Mokslininkai išbandė įvairius būdus, kaip nuslopinti šią kinetinę energiją, pavyzdžiui, pastatyti elektronus po itin dideliu magnetiniu lauku, maždaug milijoną kartų didesniu nei Žemės magnetinis laukas. Visiškas kristalizavimas išlieka neaiškus, tačiau Kornelio komanda atrado naują būdą tai pasiekti.

„Elektronai yra kvantiniai mechaniniai. – Net jei jūs jiems nieko nedarote, jie visą laiką juda spontaniškai. “Elektronų kristalas iš tikrųjų linkęs tiesiog tirpti, nes taip sunku fiksuoti elektronus, kurie yra reguliariai saugomi”.

Todėl tyrėjų sprendimas buvo pastatyti tikrą spąstą – du puslaidininkinius monosluoksnius, volframo disulfidą (WS2) ir volframo diselenidą (WSe2), kuriuos augino partneriai. Kolumbijos universitetasKiekviename sluoksnyje yra šiek tiek kitokia grotelių konstanta. Kartu su „Together“ jie sukuria pūkuotą supergranulinę struktūrą, kuri iš esmės primena šešiakampį tinklą. Vėliau tyrėjai elektronus patalpino į tam tikras mėginio vietas. Kaip buvo nustatyta anksčiau, energijos barjeras tarp vietų užfiksuoja elektronus.

„Mes galime kontroliuoti vidutinį elektronų aktyvumą tam tikroje molekulinėje erdvėje“, – sakė Mackas.

Atsižvelgdami į niūrio superlaidininko sudėtingumą ir šokiruojančią elektronų prigimtį, į būtinybę juos išdėstyti labai ypatingai, tyrėjai kreipėsi į straipsnio bendraautorių Veitą Elserį, kuris apskaičiavo užimtumo santykį, pagal kurį savaime išsikristalizuoja skirtingi elektronų susitarimai.

Tačiau „Wigner“ kristalų iššūkis yra ne tik juos sukurti, bet ir peržiūrėti.

“Norėdami sukurti elektronų kristalą, turite patekti į tinkamas sąlygas; tuo pačiu metu jie yra trapūs”, – sakė Mackas. „Jiems reikia gero tyrimo būdo. Jūs tikrai nenorite būti nusivylęs, jei negalite gauti tinkamo tono, todėl investuokite į gerą kapotą.

Komanda sukūrė naują optinio pojūčio metodiką, kai optinis jutiklis dedamas šalia bandinio և visa konstrukcija dedama tarp šešiakampių boro nitrido izoliacinių sluoksnių և, kurią sukūrė Nacionalinio medžiagų mokslo instituto Aponijoje bendradarbiai. Kadangi jutiklis yra maždaug dviejų nanometrų atstumu nuo mėginio, tai netrukdo sistemai.

Naujoji technologija leido komandai peržiūrėti kelis elektronų kristalus skirtingomis kristalinėmis proporcijomis, pradedant trikampio gardelės „Wigner“ kristalais ir baigiant kristalais, išsidėsčiusiais linijomis ir veidais. Tai darydama komanda pademonstravo, kaip labai paprasti komponentai gali sudaryti sudėtingus modelius, jei komponentai sėdi pakankamai ilgai.

Nuoroda. Iano Xu, Songo Liu, Danielio A. „Sujungtos izoliacijos būsenos trupmeniniuose muerinių laidų prieduose“. Rodas, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Hayesas Hoonas, Wate Elseras, Kinas Faye McGuie Shanas, 2020 m. Lapkričio 11 d., Gamta:,
DOI: 10.1038 / s41586-020-2868-6:

Straipsnio autoriai yra Kolumbijos universiteto Nacionalinio medžiagų mokslo instituto Col Aponia mokslininkai.

Tyrimų įrangą parėmė JAV Energetikos departamentas, JAV Karinio jūrų laivyno tyrimų biuras Davidas Lucille’o Packardo stipendijos.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujos biologiškai įkvėptų, šviesą sugeriančių nanomedžiagų klasės sintezė

POSS-peptoido molekulės savaime susirenka į romboidinius nanokristalus. Paskola Stephanie King iliustracija Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinė laboratorija Gamtos įkvėpti Ramiojo vandenyno šiaurės...

Naujos priemonės, reikalingos augalų ligų prevencijai

Žiūrėkite užkrėstą kraują, kuris gali padėti apsaugoti maistą. Medžių ligos nesibaigia prie tautos sienų, o mylios vandenynų taip pat nesustabdo jų plitimo. Štai kodėl,...

Omega-3 derinimas su liaudies papildais gali pakenkti širdžiai

Gydytojai dažnai rekomenduoja omega-3, kurie padeda pacientams sumažinti cholesterolio kiekį ir pagerinti širdies sveikatą. Šie omega-3 gali būti iš riebių žuvų, tokių kaip...

Paviršių poveikis ploniems atominiams puslaidininkiams

Naudodami ultravioletinius spindulius, tyrėjai ištyrė 2-D puslaidininkių (violetinių) elektronines charakteristikas, nes duomenų žemėlapyje padidėja substrato sluoksnių (žalių) skaičius. Raudonas apskritimas žymi elektronines savybes, kurios...

Norėdami pagreitinti atradimą, didelio matmens infraraudonųjų spindulių mikroskopija išeina iš tinklelio

Plytelių rašto, naudojamo skenuoti C. elegans apvalųjį kirminą, pavyzdys. Netinklinis modelis suteikia atrankos algoritmui didesnį lankstumą greitai panaudojant dominančias sritis. Autoriai: Elizabeth...

Newsletter

Subscribe to stay updated.