En ikke-invasiv måde at afbilde Wigner-krystaller direkte på

Et team af forskere ved University of California i Berkeley, arbejder med en gruppe på Lawrence Berkeley National Laboratory, har udviklet en ikke-invasiv måde at afbilde Wigner-krystaller direkte. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , gruppen beskriver deres tilgang og forklarer, hvordan den kan bruges til at fremme forskning vedrørende Wigners krystaltilstande. Carmen Rubio-Verdú med Columbia University har udgivet et nyheder og synspunkter, der skitserer arten af ​​Wigner-krystaller og beskriver holdets arbejde i samme tidsskriftsudgave.

Wigner-krystaller har en krystalgitterstruktur, der dannes, når elektroner er sparsomt placeret i visse 2D-materialer. De er blevet observeret i materialer som 2D-halvledere og flydende helium, men de er notorisk svære at observere eller afbilde, fordi de er så skrøbelige. I denne nye indsats, forskerne har udviklet en måde at se Wigner-krystaller på uden at forstyrre dem, hvilket giver mulighed for mere præcis billeddannelse.

Forskerne placerede et tyndt ark wolframdisulfid oven på et tyndt ark wolframdiselenid, skabe en lille heterostruktur. Især begge er overgangsmetal dichalcogenider, og i dette tilfælde, var kun 1 nanometer tykke. Holdet tilføjede derefter elektroner til begge lag, som naturligt blev dannet til 2D-strukturer, selvom afstanden mellem elektronerne var lidt mindre i et af lagene. Uoverensstemmelsen i elektronmønstrene resulterede i skabelsen af ​​et moiré-mønster, som også var en Wigner-krystal. Forskerne placerede derefter et lag grafen oven på deres heterostruktur for at beskytte krystalstrukturen nedenfor. Derefter brugte de et scanning-tunnelmikroskop til at skabe billeder af krystallerne uden at forstyrre dem. Senere, holdet tilføjede et lag hexagonalt bornitrid til heterostrukturen for bedre at beskytte den, tillader sondering med mikroskopet.

Forskerne forsøgte også at tilføje og fjerne elektroner fra strukturen, før de tilføjede de beskyttende barrierer, og fandt ud af, at det resulterede i, at krystalstrukturerne blev til former, herunder trekanter eller sekskanter. Rubio-Verdú foreslår, at den nye teknik kan føre til nye metoder til at afbilde andre små, skrøbelige strukturer.

© 2021 Science X Network