Ученые создали материал, предсказанный 80 лет назад

Экспериментируя с двухслойным графеном, ученые из Массачусетского технологического института сумели получить очень редкое состояние материи — вигнеровский кристалл, но не распознали его. Ошибку исправила другая команда физиков.

Вигнеровский кристалл — это особое состояние электронов, которые находятся в поле равномерно распределенного положительного заряда. Такой кристалл образуется при очень низких температурах, когда расстояние между электронами значительно больше боровского радиуса (радиуса ближайшей к ядру орбиты электрона в атоме водорода).

Фото: TechNewSources

Физик Бикаш Падхи объясняет явление вигнеровского кристалла при помощи следующей аналогии: «Представьте себе группу людей, заключенных в шары, которые в этих самых шарах перемещаются по замкнутому пространству. Чем меньше шар, тем проще людям двигаться; но когда шар становится больше, обходить другого человека становится затруднительно. По мере возрастания диаметра шаров наступает такой момент, когда движение невозможно — при любом колебании в сторону натыкаешься на другого человека. Вот это и есть кристалл, только в роли людей здесь электроны, а сферы — сила их отталкивания».

Падхи — один из группы ученых из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне, которая обнаружила, что двухслойный графен, изогнутый под особым углом, переходит в состояние вигнеровского кристалла. Что самое интересное — обнаружили они это, анализируя данные другого исследования, проведенного на полгода ранее. В нем ученые из Массачусетского технологического института наблюдали явление сверхпроводимости в таком графене — но ошибочно классифицировали его как другое состояние вещества, Моттовский изолятор. Это вещество, которое согласно теории должно проводить ток при нормальных температурах, но вопреки всем выкладкам оказывается диэлектриком.

Такое исправление наверняка порадовало первую группу ученых. Хоть они и ошиблись, но моттовские изоляторы встречаются довольно часто, а вот существование кристаллов Вигнера ученые не могли подтвердить очень долго. «Ученые пытаются получить вигнеровские кристаллы в чистом виде с 1930-х годов, когда Вигнер их предсказал. Поэтому это даже хорошо, что графен в итоге оказался вовсе не моттовским изолятором», — отметил профессор Филлип Филлипс, большой эксперт в области моттовских изоляторов.

Предполагаемая структура вигнеровского кристалла в графене. В крайней левой позиции на рисунке критерии построения кристалла не выполняются, что приводит к переносу электрона и состояниям, который показаны на центральной и правой позиции рисунка: в них 2 или 3 электрона соответственно находятся внутри решетки кристалла. Фото: phys.org

Это тоже интересно:

Обзоры новинок
Подробности о главных премьерах
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на нас