‎เว็บตรง นักวิทยาศาสตร์จับภาพ ‘น้ําแข็งอิเล็กตรอน’ ที่แปลกประหลาดเป็นครั้งแรก‎

‎เว็บตรง นักวิทยาศาสตร์จับภาพ 'น้ําแข็งอิเล็กตรอน' ที่แปลกประหลาดเป็นครั้งแรก‎

‎ โดย ‎‎ ‎‎ ‎‎Ben Turner‎‎ ‎‎ ‎‎ เผยแพร่เมื่อ ‎‎12 ตุลาคม 2021‎‎ผลึก เว็บตรง แสดงอิเล็กตรอนที่กดลงใน ‘วัสดุที่มีลักษณะคล้ายรังผึ้งภายในวัสดุ’ ‎‎ภาพอุโมงค์สแกนของแผ่นกราฟีนแสดงรอยประทับรังผึ้งของ ‘น้ําแข็งอิเล็กตรอน’ ที่อยู่ข้างใต้ ‎‎ ‎‎(เครดิตภาพ: H. Li et al./ธรรมชาติ)‎‎นักฟิสิกส์ได้ถ่ายภาพครั้งแรกของผลึก Wigner ซึ่งเป็นวัสดุลวดลายรังผึ้งแปลก ๆ ภายในวัสดุอื่นที่ทําจากอิเล็กตรอนทั้งหมด‎‎นักฟิสิกส์ชาวฮังการี Eugene Wigner ได้ตั้งทฤษฎีคริสตัลนี้เป็นครั้งแรกในปี 1934 แต่ใช้เวลามากกว่าแปดทศวรรษสําหรับ

นักวิทยาศาสตร์ที่จะได้ดู “น้ําแข็งอิเล็กตรอน” โดยตรง ภาพแรกที่น่าสนใจแสดงอิเล็กตรอนที่บีบเข้า

ด้วยกันเป็นรูปแบบที่แน่นและทําซ้ํา – เช่นปีกผีเสื้อสีฟ้าเล็ก ๆ หรือการกดโคลเวอร์ของมนุษย์ต่างดาว ‎

‎นักวิจัยที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 29 กันยายนในวารสาร ‎‎Nature‎‎ กล่าวว่าในขณะที่นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ผลึก Wigner ถูกสร้างขึ้นอย่างน่าเชื่อถือหรือแม้กระทั่งมีการศึกษาคุณสมบัติของมันหลักฐานภาพที่พวกเขารวบรวมเป็นหลักฐานที่เน้นมากที่สุดของการดํารงอยู่ของวัสดุ‎‎ที่เกี่ยวข้อง: ‎‎12 การทดลองฟิสิกส์ควอนตัมที่สวยงาม‎ ‎”ถ้าคุณบอกว่าคุณมีผลึกอิเล็กตรอนแสดงให้ฉันเห็นคริสตัล” ศึกษาผู้เขียนร่วม Feng Wang นักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียบอกกับ Nature News‎

‎ภายในตัวนําธรรมดาเช่น‎‎เงิน‎‎หรือ‎‎ทองแดง‎‎หรือเซมิคอนดักเตอร์เช่น‎‎ซิลิคอน‎‎อิเล็กตรอนซิปไปรอบ ๆ อย่างรวดเร็วจนแทบจะไม่สามารถโต้ตอบกันได้ แต่ที่อุณหภูมิต่ํามากพวกเขาชะลอตัวลงเพื่อคลานและการขับไล่ระหว่างอิเล็กตรอนที่มีประจุลบเริ่มครอบงํา อนุภาคที่เคลื่อนที่สูงครั้งหนึ่งบดให้หยุดลงจัดเรียงตัวเองให้เป็นรูปแบบที่ทําซ้ําเหมือนรังผึ้งเพื่อลดการใช้พลังงานทั้งหมด ‎

‎เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง‎

‎-‎‎18 ความลึกลับที่ยังไม่คลี่คลายที่ใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์‎

‎-‎‎สมการที่สวยที่สุดในโลก‎

‎-‎‎9 จํานวนที่มากที่สุดในการดํารงอยู่‎

‎เพื่อให้เห็นสิ่งนี้ในการดําเนินการนักวิจัยติดอิเล็กตรอนในช่องว่างระหว่างชั้นอะตอมหนาของเซมิ

คอนดักเตอร์‎‎ทังสเตน‎‎สองตัว – ซัลไฟด์ทังสเตนหนึ่งตัวและเทิงซัลฟีไดออกไซด์ทังสเตนอื่น ๆ จากนั้นหลังจากใช้สนามไฟฟ้าข้ามช่องว่างเพื่อกําจัดอิเล็กตรอนส่วนเกินที่อาจก่อกวนนักวิจัยได้แช่เย็นแซนวิชอิเล็กตรอนของพวกเขาลงไปที่ 5 องศาเหนือ‎‎ศูนย์สัมบูรณ์‎‎ แน่นอนว่าอิเล็กตรอนที่ความเร็วครั้งเดียวหยุดลงนั่งลงในโครงสร้างซ้ําของผลึก Wigner‎

‎จากนั้นนักวิจัยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อุโมงค์สแกน (STM) เพื่อดูคริสตัลใหม่นี้ STMs ทํางานโดยใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กบนปลายโลหะที่คมชัดมากก่อนที่จะทํางานเหนือวัสดุทําให้อิเล็กตรอนกระโดดลงไปที่พื้นผิวของวัสดุจากปลาย อัตราที่อิเล็กตรอนกระโดดจากปลายขึ้นอยู่กับสิ่งที่อยู่ข้างใต้ดังนั้นนักวิจัยสามารถสร้างภาพของรูปทรงเหมือนอักษรเบรลล์ของพื้นผิว 2 มิติโดยการวัดกระแสที่ไหลลงสู่พื้นผิวในแต่ละจุด‎

‎แต่กระแสที่จัดทําโดย STM ในตอนแรกมากเกินไปสําหรับน้ําแข็งอิเล็กตรอนที่ละเอียดอ่อน “ละลาย” เมื่อสัมผัส เพื่อหยุดสิ่งนี้นักวิจัยได้แทรกกราฟีนชั้นอะตอมเดียวเหนือผลึก Wigner ทําให้ผลึกสามารถโต้ตอบกับกราฟีนและทิ้งความประทับใจไว้ว่า STM สามารถอ่านได้อย่างปลอดภัย – เหมือนกับเครื่องถ่ายเอกสาร โดยการติดตามภาพที่ประทับบนแผ่นกราฟีนอย่างสมบูรณ์ STM จับภาพภาพรวมแรกของผลึก Wigner พิสูจน์การดํารงอยู่ของมันอย่างไม่ต้องสงสัย‎

‎ตอนนี้พวกเขามีข้อสรุปว่าผลึก Wigner มีอยู่นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้ผลึกเพื่อตอบคําถามที่ลึกขึ้นเกี่ยวกับวิธีที่อิเล็กตรอนหลายตัวมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันเช่นทําไมผลึกจึงจัดตัวเองในการสั่งซื้อรังผึ้งและวิธีที่พวกเขา “ละลาย” คําตอบจะให้เหลือบที่หายากในบางส่วนของคุณสมบัติที่เข้าใจยากที่สุดของอนุภาคขนาดเล็ก‎

สร้างขึ้นด้วยชั้นที่แตกต่างกันเช่นโลกและหินและในที่สุดแผ่นหินขนาดใหญ่ด้านบน พวกเขาไม่ได้แบน แต่ชนิดของโดมที่มีรูปร่างเพื่อให้การระบายน้ําที่เหมาะสม”Parcero-Oubiña กล่าวว่า‎‎”ถนนสายหลักกําลังเชื่อมต่อสถานที่สําคัญ ดังนั้นไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง พวกเขาทั้งหมดสิ้นสุดหรือเริ่มต้นในกรุงโรม แต่ไม่ใช่ว่าคุณต้องผ่านกรุงโรมเมื่อเดินทางจากลอนดอนไปยังปารีส เพราะเครือข่ายอนุญาตให้เกิดขึ้นได้” Parcero-Oubiña กล่าว ถนนสายหลักเหล่านี้ถูกออกแบบมาสําหรับการเคลื่อนไหวของล้อและสัตว์ – กล่าวอีกนัยหนึ่งพวกเขามีความซับซ้อนมากกว่าเส้นทางโคลน “พวกเขาถูกสร้างขึ้นด้วยชั้นที่แตกต่างกันเช่นโลกและหินและในที่สุดแผ่นหินขนาดใหญ่ด้านบน พวกเขาไม่ได้แบน แต่ชนิดของโดมที่มีรูปร่างเพื่อให้การระบายน้ําที่เหมาะสม”Parcero-Oubiña กล่าวว่า‎‎จากนั้นก็มาถึงถนนลูกรังรองอื่น ๆ ที่ไม่ได้ปู พวกเขาเชื่อมต่อเมืองและเมืองเล็ก ๆ แทนที่จะเสนอเส้นทางไปยังกรุงโรม ‎‎ดังนั้นถนนโรมันทั้งหมดนําไปสู่กรุงโรมหรือไม่? ไม่ แต่คนสําคัญมากมาย ที่ในที่สุดก็เดินทางไปที่นั่น หลักฐานของคําถามอาจมีข้อบกพร่องอยู่แล้ว Parcero-Oubiña กล่าวว่าเพราะคนส่วนใหญ่ไปโรมไม่ได้ใช้ถนน ‎‎”การเชื่อมต่อผ่านทะเลมีประโยชน์มากกว่าเพราะมันเร็วกว่าและถูกกว่า” “ถ้าคุณต้องการที่จะไปจากไอบีเรียตะวันตกไปยังกรุงโรม, ตัวอย่างเช่น, แล้วคุณอาจจะเอาเรือและไม่ได้‎‎ม้า‎‎และเกวียน.”‎ เว็บตรง