Amerykańsko-węgierski fizyk zasugerował, że gaz elektronowy poruszający się w jednolitym, obojętnym, neutralizującym tle krystalizuje i tworzy sieć w sytuacji, gdy gęstość elektronów jest niższa od wartości krytycznej. Elektrony tworzą takie sieci w celu minimalizacji energii potencjalnej. Ostatecznie badacz stwierdził, że elektrony mogą znajdować się w bezruchu przy niskich gęstościach i niskich temperaturach.
Czytaj też: Koreańska fotowoltaika wykorzystuje aż 80% więcej energii słonecznej
W takich okolicznościach powstawała struktura określana mianem kryształu Wignera. Feng Wang i Michael Crommie, naukowcy ze Stanów Zjednoczonych, w 2021 roku zgromadzili dowody potwierdzające istnienie takich kryształów. Na tym jednak nie zakończyli prowadzonych badań, ponieważ trzy lata później wykonali bezpośrednie obrazy nowej fazy kwantowej kryształu cząsteczkowego Wignera.
O kulisach przeprowadzonych eksperymentów piszą na łamach Science. Jak wyjaśniają, o ile w przypadku “zwykłych” kryształów Wignera występuje układ elektronów przywodzący na myśl plaster miodu, tak kryształy cząsteczkowe Wignera wykazują zgoła odmienne zachowania. Jakie? Posiadają wysoce uporządkowany wzór czegoś w rodzaju sztucznych molekuł tworzonych przez dwa lub więcej elektronów.
Eugene Wigner przewidział istnienie tych osobliwych kryształów w 1934 roku. Po 90 latach naukowcy wciąż zgłębiają ich tajemnice. Niedawno dokonali historycznego obrazowania, które powinno utorować drogę do praktycznych zastosowań
Ostatnie sukcesy w tym zakresie zasługują na szczególną uwagę ze względu na fakt, że to pierwsze tego typu osiągnięcia. A fizycy starali się tego dokonać od lat. Na przeszkodzie w uwiecznianiu bezpośrednich obrazów kryształu cząsteczkowego Wignera stały ograniczenia skaningowego mikroskopu tunelowego, z którego korzystali. W ramach najnowszego podejścia do sprawy udało im się jednak uporać z tą kwestią.
Czytaj też: Koniec z dezinformacją? Azjatyccy badacze opracowali skuteczne rozwiązanie
Stworzyli coś, co nazwali skręconą supersiecią mory disiarczku wolframu. Dokonali tego nakładając na siebie dwuwarstwę disiarczku wolframu oraz heksagonalnego azotku boru. Całość wykończyli bramką grafitową. Kąt ustawienia warstw względem siebie wyniósł 58 stopni. Kiedy przyszła pora na ostateczne obserwacje, członkowie zespołu badawczego zdali sobie sprawę, iż oddziaływanie mechaniki kwantowej i powiązania na linii elektron-elektron popychają zlokalizowane elektrony do przejścia w stan kryształów cząsteczkowych Wignera. Teraz przyjdzie pora na określenie, jakie praktyczne zastosowania mogłyby z tego wynikać.