Die Möglichkeit, einen vollständig aus Elektronen bestehenden Kristall zu erzeugen, wurde erstmals 1934 vom amerikanischen Physiker Eugene Wigner vorhergesagt. Später wurde ein solcher Kristall nach ihm benannt. Es dauerte jedoch 90 Jahre, bis die Wissenschaftler die Theorie zum Leben erweckten.
Die ersten, die einen Wigner-Kristall erhielten, waren Ingenieure der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich), und kürzlich machten ihre Kollegen, Physiker der University of California, mit einem Rastertunnelmikroskop ein Bild einer Graphenplatte, in dem sich die gewünschten Kristalle gebildet haben.
Um sie zu erhalten, entwickelte ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung des Physikers Feng Wang ein Material, das aus zwei Schichten einer Atomdicke besteht - Wolframdisulfid (WS2) und Wolframdiselenid (WSe2). Die Forscher verwendeten dann ein elektrisches Feld, um die Dichte der Elektronen einzustellen, die sich frei entlang der Grenzfläche zwischen den Schichten bewegen.
Elektronen in gewöhnlichen Materialien bewegen sich so schnell, dass sie von den Abstoßungskräften ihrer entgegengesetzten Ladungen praktisch nicht beeinflusst werden. Eugene Wigner schlug einmal vor, dass, wenn Elektronen langsamer werden, die Abstoßung ihr Verhalten dominiert. Darauf aufbauend verlangsamten Wang und seine Kollegen die Elektronen in ihrem Material, indem sie sie auf eine Temperatur knapp über dem absoluten Nullpunkt (-273 °C) abkühlten.
Der zwischen den beiden Schichten gebildete Kontrast half den Elektronen, Wigner-Kristalle zu bilden. Die Atome in jeder der Schichten befinden sich in unterschiedlichen Abständen voneinander, daher entsteht bei einer solchen Verbindung eine Art wabenförmiges "Moire-Muster", das an die Überlagerung zweier Gitter erinnert.
2021-10-10 09:56:29
Autor: Vitalii Babkin