Физики впервые засняли странное квантовое состояние материи

Ученые впервые увидели, как выглядит Вигнеровский молекулярный кристалл.

Электроны обычно двигаются очень быстро через любую несвязанную материю. Однако в 1934 году физик Юджин Вигнер предположил, что при низкой температуре и плотности свободные электроны могут формировать особую квантовую структуру — кристаллическую решетку, которую позже назвали Вигнеровским кристаллом. Три года назад ученые получили косвенные доказательства существования этой формы материи, а в этом году впервые сделали ее прямые изображения. Физики также наблюдали новую разновидность этого кристалла — Вигнеровский молекулярный кристалл.

Кристалл — это структура, в которой атомы выстраиваются в определенном порядке, образуя решетку с повторяющимся узором. Вигнер предположил, что при низкой плотности и температуре электроны могут также выстраиваться в кристаллическую решетку. В этом случае они подчиняются законам квантовой механики, а не классической физики, что и делает Вигнеровский кристалл квантовой формой материи.

Физики долго пытались получить изображения Вигнеровского молекулярного кристалла. В обычных Вигнеровских кристаллах электроны формируют структуру, похожую на соты, а в молекулярных — создают искусственные «молекулы» из двух и более электронов.

С помощью сканирующего туннельного микроскопа, использующего квантовое туннелирование, физики впервые сделали изображения нового квантового состояния материи. Для этого они создали наноматериал — закрученную муаровую сверхрешетку из дисульфида вольфрама (tWS2), которую нанесли на слой гексагонального нитрида бора толщиной 49 нанометров.

Изображения, полученные с помощью сканирующего туннельного микроскопа, на которых видно, как электроны превращаются в одну Вигнеровскую молекулу (справа внизу). Фото: Berkeley Lab

Физики обнаружили, что электроны, попадая на tWS2, заполняют каждую ячейку материала шириной 10 нанометров всего двумя или тремя электронами. Это привело к образованию массива из «молекул», который сформировал Вигнеровский молекулярный кристалл.

Ученые планируют продолжить изучение этого нового квантового состояния, чтобы понять, как его можно применять в будущем.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science и доступны на сайте препринтов  arXiv.

Читать далее:

Биологи случайно нашли животное, которое стареет в обратном направлении

Одно из библейских чудес Иисуса Христа объяснили

Эта пищевая добавка предотвращает 19 видов рака — исследование

Обложка: Kandinsky by Sber AI

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Прибор для анализа крови без уколов привлек 35 млн рублей от стартап-студии
Наука
«Джеймс Уэбб» рассмотрит астероид, который может угрожать Земле
Космос
Телескоп «Евклид» наблюдал редкое кольцо Эйнштейна в соседней галактике
Космос
Российские физики создали чрезвычайно вместительную «тару» для водорода
Наука
Внутреннее ядро Земли деформировалось за три десятилетия, считают геологи
Наука
Илон Маск предложил $97,4 млрд за OpenAI, ему выдвинули встречное предложение
Новости
«Росатом» нацелен на практическое применение квантовых технологий
Новости
Ученые предупреждают: риск столкновения самолетов с космическим мусором растет
Космос
В пустыне Ирака нашли 850 артефактов, созданных 1,5 млн лет назад
Наука
Стартап из Челябинска разработал умного помощника для анализа здоровья
Новости
Астрономы открыли крупнейшую структуру во Вселенной: она в 13 000 раз больше Млечного Пути
Космос
Люди ели врагов 18 000 лет назад: следы каннибализма нашли в пещере в Польше
Наука
Достижения российской науки за год: прорывы, исследования, технологии и планы на будущее
Кейсы
Ученые нашли способ идеально сварить яйцо
Новости
Странные звезды прилетают Млечный Путь: выяснилось, откуда они берутся
Новости
Выяснилось, как синие киты научились скрываться от косаток, несмотря на огромные размеры
Новости
Мини-спутник снял Землю с рекордной детализацией  
Космос
Новое средство от облысения тестируют ученые — обещают вернуть волосы за два месяца  
Наука
Лучшие международные конференции по искусственному интеллекту
Мнения
Найдена одна из причин развития диабета у людей с избыточным весом
Наука