Para ilmuwan untuk pertama kalinya dalam sejarah berhasil mendapatkan kristal Wigner, yang hanya terdiri dari elektron
Untuk pertama kalinya dalam sejarah, para insinyur di ETH Zurich berhasil mendapatkan kristal asli, yang secara eksklusif terdiri dari elektron. Apa yang disebut kristal Wigner secara teoritis diprediksi 90 tahun yang lalu, tetapi baru sekarang mereka dapat diamati secara langsung dalam bahan semikonduktor.
Bagaimana mungkin untuk membuat dan mengamati kristal dari elektron
Dalam kondisi normal, perilaku elektron menyerupai perilaku cairan yang mengalir bebas melalui suatu material. Tapi sudah kembali pada tahun 1934, fisikawan teoretis Yu. Wigner merumuskan teori yang menyatakan bahwa sekelompok elektron cukup mampu mengkristal menjadi bentuk padat, membentuk fase yang sekarang disebut sebagai kristal Wigner.
Jadi, menurut teori, untuk ini Anda perlu "menangkap" keseimbangan ideal antara gaya seperti tolakan elektrostatik dan energi gerak.
Jadi energi gerak adalah faktor yang jauh lebih kuat yang membuat elektron memantul ke berbagai arah. Tetapi jika gaya ini dapat dikurangi (menurut asumsi Wigner), maka gaya tolak akan memiliki efek yang lebih kuat pada elektron dan, dengan demikian, akan mengunci mereka ke dalam kisi yang homogen.
Jadi selama beberapa dekade, berbagai kelompok insinyur mencoba mengkonfirmasi teori Wigner dan membuat kristal yang terdiri dari elektron, tetapi ini ternyata menjadi tugas yang agak sulit.
Lagi pula, untuk ini Anda perlu mengurangi kerapatan elektron. Selain itu, mereka harus diperbaiki dalam "perangkap", dan juga didinginkan hingga suhu mendekati nol mutlak untuk meminimalkan pengaruh faktor eksternal pada mereka.
Bagaimana kristal Wigner diperoleh
Dan hanya ilmuwan dari ETH Zurich yang berhasil memenuhi semua persyaratan untuk mendapatkan kristal Wigner. Jadi untuk membatasi elektron, digunakan lembaran monoatomik molibdenum diselenida, yang secara efektif membatasi elektron pada dua dimensi.
Untuk mengontrol jumlah elektron, para insinyur menjepit bahan ini di antara dua elektroda graphene dan menerapkan tegangan minimum. Jadi struktur ini didinginkan hingga hampir nol mutlak.
Jadi, sebagai hasil dari manipulasi seperti itu, kristal Wigner muncul. Tetapi ini ternyata hanya setengah dari pertempuran, karena jarak antara elektron ternyata sangat kecil (sekitar 20 nanometer) sehingga tidak mungkin untuk melihat kristal dengan mikroskop.
Untuk memvisualisasikan kristal, para ilmuwan memutuskan untuk menerapkan metode baru. Diputuskan untuk mengarahkan aliran cahaya ke material dengan frekuensi tetap untuk memulai proses eksitasi dari apa yang disebut "eksisi" dalam semikonduktor, yang memancarkan cahaya kembali.
Jika ada kristal Wigner, maka eksitasi akan tampak diam ketika memantulkan cahaya kembali.
Selain itu, efek ini harus memanifestasikan dirinya dalam frekuensi eksitasi yang diamati dari eksisi, dan inilah yang diamati oleh para ilmuwan selama percobaan mereka untuk mendapatkan kristal Wigner.
Para ilmuwan telah membagikan hasil pekerjaan yang dilakukan di halaman jurnal Nature.
Jika Anda menyukai materinya, beri peringkat dan jangan lupa berlangganan saluran. Terima kasih atas perhatian Anda!