Ang mga mananaliksik ay nagpapaliban ng mga electron upang lumikha ng isang mailap na kristal na may mahabang haka-haka

Ang mga mananaliksik ni Cornell ay nagtipun-tipon ng dalawang-dimensional na semiconductors upang lumikha ng isang istraktura ng masonry superlattice na kumukuha ng mga electron sa isang paulit-ulit na pattern, na nagreresulta sa pagbuo ng isang matagal nang naisip na Wigner na kristal. May-akda: Cornell University

Tulad ng mga batang hindi mapakali na nagpipose para sa isang larawan ng pamilya, ang mga electron ay hindi magtatagal upang manatili sa anumang anyo.

Ngayon ang isang pakikipagtulungan na pinamunuan ni Cornell ay gumawa ng isang paraan upang tipunin ang dalawang-dimensional na semiconductors at makuha ang mga electron sa isang paulit-ulit na pattern na bumubuo ng isang tukoy at matagal nang naisip na kristal.

Ang dokumento ng koponan na “Ang mga nakakaugnay na pagkakabukod ay nagsasaad ng praksyonal na pagpuno ng pagmamason ni Moore”, na inilathala noong Nobyembre 11, 2020 sa Kalikasan. Ang pangunahing may-akda ng gawain ay ang mag-aaral ng doktor na si Yang Xu.

Ang proyekto ay lumago mula sa isang magkasanib na lab ni Kin Fai Mack, isang associate professor ng physics sa College of Arts and Science, at Jie Shan, isang propesor ng apply at engineering physics sa College of Engineering, mga co-author. Ang parehong mga mananaliksik ay kasapi ng Cowley Institute sa Cornell para sa agham ng nanoscale; napunta sila kay Cornell sa pamamagitan ng kilusang protesta na “Nanoscale Science and Microsystems” (NEXT Nano).

Ang electron crystal ay unang hinulaan ng teoretikal na pisiko na si Eugene Wigner. Iminungkahi niya na kapag ang pagtulak na nagmumula sa mga negatibong singil na electron, na tinawag na Coulomb repulsion, ay nangingibabaw sa lakas na gumagalaw ng mga electron, isang kristal ang nabubuo. Sinubukan ng mga siyentista ang iba`t ibang mga pamamaraan upang sugpuin ang lakas na ito, tulad ng paglalagay ng mga electron sa ilalim ng isang napakalaking magnetic field, halos isang milyong beses na mas malaki kaysa sa magnetic field ng Earth. Ang buong pagkikristalisasyon ay nananatiling mailap, ngunit ang koponan ni Cornell ay natuklasan ang isang bagong paraan upang makamit ito.

“Quantum-mechanical electron. Kahit na wala kang ginawa sa kanila, patuloy silang kusang gumagalaw, “sabi ni Mack.” Ang mga kristal na elektron ay talagang natutunaw sapagkat napakahirap panatilihin pa rin ang mga electron. “

Kaya, ang desisyon ng mga mananaliksik ay lumikha ng isang aktwal na bitag sa pamamagitan ng pag-iipon ng dalawang semiconductor monolayers – tungsten disulfide (WS2) at tungsten disellide (WSe2) na lumago ng mga kasosyo sa Columbia University. Ang bawat monolayer ay may isang bahagyang magkakaiba ang sala-sala ng lattice. Sa mga pares, lumilikha sila ng isang masonry na super-lattice na istraktura na mahalagang mukhang isang hexagonal grid. Pagkatapos ay naglagay ang mga mananaliksik ng mga electron sa mga tukoy na lokasyon sa imahe. Tulad ng nahanap nila sa isang nakaraang proyekto, ang hadlang sa enerhiya sa pagitan ng mga lugar ay humahadlang sa mga electron sa lugar.

“Maaari naming makontrol ang average na electron occupancy sa isang partikular na lokasyon mula sa moire,” sabi ni Mack.

Dahil sa kumplikadong pattern ng masonry na supernatural na sinamahan ng nerbiyos na likas na katangian ng mga electron at ang pangangailangan na ilagay ang mga ito sa isang tiyak na pamamaraan, ang mga mananaliksik ay lumingon kay Waite Elser, isang propesor ng pisika at kapwa may-akda ng artikulo, na kinakalkula ang ratio ng trabaho kung saan ang iba’t ibang mga electron ay magpapakristal sa sarili.

Gayunpaman, ang problema sa mga kristal ng Wigner ay hindi lamang sa kanilang paglikha, kundi pati na rin sa pagmamasid sa kanila.

“Upang lumikha ng isang elektronikong kristal, kailangan mong hanapin ang tamang mga kondisyon, at sa parehong oras marupok din sila,” sabi ni Mack. “Kailangan mo ng mabuting paraan upang pagsasaliksik sa kanila. Hindi mo talaga nais na makabuluhang abalahin sila sa pamamagitan ng pag-browse “.

Ang koponan ay bumuo ng isang bagong diskarteng pang-optikal na sensing kung saan inilalagay ang optical sensor malapit sa sample at ang buong istraktura ay inilalagay sa pagitan ng mga insulate layer ng hexagonal boron nitride na nilikha ng mga tauhan ng National Institute of Materials Science sa Japan. Dahil ang sensor ay pinaghiwalay mula sa sample ng humigit-kumulang na dalawang nanometers, hindi nito ginagambala ang system.

Pinapayagan ng bagong pamamaraan ang koponan na obserbahan ang maraming mga kristal na elektron na may iba’t ibang mga kristal na simetrya – mula sa mga kristal na Wigner na may isang tatsulok na sala-sala sa mga kristal na nakahanay sa sarili sa mga banda at dimers. Sa paggawa nito, ipinakita ng koponan kung paano ang mga simpleng sangkap ay maaaring bumuo ng mga kumplikadong pattern – hangga’t ang mga sangkap ay namamalagi pa rin.

Sanggunian: “Mga Kundisyon ng Nakaugnay na Insulasyon sa Fractional Fillings ng Muret Lattices” Yang Xu, Sun Liu, Daniel A. Rhodes, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, James Hawn, Waite Elser, Kin Fai Mak at Jie Shan, Nobyembre 11, 2020, Kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2868-6

Ang mga kapwa may-akda ng akda ay mga mananaliksik mula sa Columbia University at National Institute of Materials Science sa Japan.

Ang pagsasaliksik at paggawa ng mga aparato ay suportado ng Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos, ang Opisina ng Marine Research ng Estados Unidos at ang David at Lucille Packard Fellowship.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang pag-iimbak ng nababagong enerhiya sa mga bato sa halip na mga baterya ng lithium

Kapag may labis na kuryente mula sa hangin o solar na enerhiya, sisingilin ang supply ng enerhiya. Ginagawa ito gamit ang isang sistema...

Ang Flat Pasta ay Pinagbuti Na Ang Morphs Sa Hugis Kapag Luto

Pinangunahan ng CMU Lab ang pagbuo ng pasta na humuhubog kapag luto na. Kredito: Carnegie Mellon University Ang mga flat-pack noodle ay lumilikha ng...

Mga debate sa mga Dalubhasa: Na-diagnose ba ang PTSD?

Ang ilang mga klinika ay nag-aalala na post-traumatic stress disorder (PTSD) ang diyagnosis ay nadagdagan sa buong lipunan ng Kanluran mula pa noong huling...

Ang ilaw ng Zap ay nagpapalit ng mga kulay at pattern ng mga bagay

Ang bagong sistema ay gumagamit ng ilaw na UV na inaasahang sa mga bagay na natatakpan ng isang tinain na pinapagana ng ilaw upang...

Oo, Maaari kang Magkaroon ng Higit sa 150 Mga Kaibigan

Ang mga indibidwal ay maaaring mapanatili ang matatag na mga pakikipag-ugnay sa lipunan na may halos 150 katao. Ito ay isang mungkahi na...

Newsletter

Subscribe to stay updated.