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
Контур.Толк запускает бесплатную версию для онлайн-встреч без ограничений по времени
Технологии
Starship довезет пассажиров из Европы в США за полчаса на скорости 27 000 км/ч
Новости
Новое приложение для видеокарт GeForce от Nvidia уже доступно для скачивания
Новости
Rutube упростил подачу сведений о блогерах в Роскомнадзор
Новости
Бюджетный термоядерный реактор смог удержать плазму при 300 000 °С 
Новости
Посмотрите на картину робота-художника: ее продали 1 000 000 долларов
Новости
Илона Маска назначили в Белый дом: какие планы у миллиардера в правительстве Трампа
Новости
Ученая вылечила собственный рак с помощью вирусов из лаборатории
Наука
Платформу китайского гуманоидного робота открыли для всех разработчиков
Новости
Серферов от нападения гигантских акул защитят светодиодами
Наука
Физики создают «световые ураганы», чтобы ускорить передачу данных
Наука
Астрономы усомнились во влиянии темной материи в формировании галактик
Наука
Нейроны растут в четыре раза дальше во время тренировки, выяснили в MIT
Наука
Скорость потепления пересмотрели: мир на грани ограничений Парижских соглашений
Наука
Робот-хирург научился оперировать после просмотра видео
Новости
Найден «межзвездый туннель» от Солнечной системы к соседней звезде
Космос
Стартовал конкурс на открытие центра развития промышленной робототехники
Иннополис
Магнитные мышцы для роботов держат вес в 1000 раз больше собственного
Новости
LG показала гибкий дисплей: он растягивается на 50%, складывается и скручивается
Новости
Уран оказался не таким, как считали ученые
Космос