Yeni kuantum fazı: Elektronların moleküler kristal yapısı ilk kez görüntülendi

Eugene Wigner’ın öngörüsünden neredeyse 90 yıl sonra, 2021’de, Berkeley Laboratuvarı Malzeme Bilimleri Bölümü ve UC Berkeley’den Feng Wang ve Michael Crommie liderliğindeki bir ekip, Wigner kristalleri olarak bilinen yapının varlığını kanıtlamayı başarmıştı. Şimdi ise Wang ve Crommie’nin öncülüğündeki bilim insanları, elektronların yeni bir kuantum fazını – Wigner moleküler kristalini – doğrudan görüntülemeyi başardılar.

Wigner moleküler kristali ilk kez görüntülendi

Wigner kristalleri ya da diğer adıyla elektron buzları, elektronların bal peteği şeklinde dizildiği bir yapıya sahip. Ancak Wigner moleküler kristali, iki ya da daha fazla elektronun oluşturduğu yapay “moleküllerin” yüksek düzende sıralandığı daha karmaşık bir düzenle tanımlanıyor. Feng Wang, bu yeni kuantum fazı doğrudan gözlemlemenin beklenmedik ve heyecan verici bir gelişme olduğunu belirtti.

Ayrıca Bkz.Yeni 3D transistörler fiziksel sınırları aşmak için kuantum tünelleme kullanıyor

Deneyler sırasında araştırma ekibi, atomik seviyede ince bir tungsten disülfür (WS2) tabakasını 49 nanometrelik altıgen boron nitrür (hBN) ve grafit bir kapı katmanının üzerine yerleştirerek “bükülmüş tungsten disülfür moiré süper kafesi” adı verilen bir nanomalzeme oluşturdu. Bu tabakalar arasında 58 derecelik bir açı ile yerleştirilen WS2, düşük sıcaklıklarda elektronları yerel olarak sınırlandıran bir enerji potansiyeli yaratarak elektronların Wigner molekül durumuna geçmesini sağladı.

Araştırmacılar gelecekteki deneylerde bu yeni STM tekniğini kullanarak Wigner moleküler kristallerinin kuantum fazını daha ayrıntılı incelemeyi ve potansiyel uygulamaları keşfetmeyi hedeflediklerini söyledi. Bu çalışmaların gelecekteki kuantum hesaplama uygulamalarını hızlandırması mümkün olabilir.