發布時間:2025-10-26閱讀(6)
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要使電子形成維格納晶體,物理學家似乎只需將它們冷卻下來。電子相互排斥,因此冷卻會降低它們的能量,并將它們凍結成晶格,就像水變成冰一樣。然而,冷電子遵循量子力學的奇異定律,它們的行為就像波一樣。波狀電子不是固定在一個整齊有序的網格中,而是傾向于四處晃動并撞擊它們的鄰居。本來應該是晶體的東西變成了一個更像水坑的東西。 研究小組觀察到,當每一層中有特定數量的電子時,它們都神秘地靜止不動。不知何故,半導體內部的電子無法移動,他們最終想起了維格納的觀點。維格納曾計算過,平面二維材料中的電子會呈現出一種類似于完美覆蓋著三角形瓷磚的地板的模式。這種晶體會完全阻止電子的移動。
在這些晶體中,每一層電子之間以及層與層之間的排斥力共同作用,使電子排列成維格納三角形網格,這些力足以阻止量子力學所預測的電子溢出和晃動。但只有當每一層的電子數量達到頂部和底部晶格排列一致時,這種行為才會發生:一層中較小的三角形必須完全填滿另一層中較大的三角形內部的空間。 過去的實驗也曾發現了維格納結晶的跡象,但新的研究提供了最直接的證據,因為它采用了一種新穎的實驗技術。研究人員用激光照射半導體層以產生一種稱為激子的粒子狀實體,同時材料將反射或重新發射該光。通過分析光線,研究人員可以判斷激子是與普通的自由流動電子相互作用,還是與維格納晶體中凍結的電子相互作用。 |
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