Ett team av forskare vid University of California i Berkeley, arbeta med en grupp vid Lawrence Berkeley National Laboratory, har utvecklat ett icke-invasivt sätt att avbilda Wigner-kristaller direkt. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , gruppen beskriver sitt tillvägagångssätt och förklarar hur det kan användas för att främja forskning om Wigners kristalltillstånd. Carmen Rubio-Verdú med Columbia University har publicerat en News &Views-artikel som beskriver naturen hos Wigner-kristaller och beskriver lagets arbete i samma tidskriftsnummer.

Wigner-kristaller har en kristallgitterstruktur som bildas när elektroner är sparsamt placerade i vissa 2D-material. De har observerats i material som 2D-halvledare och flytande helium, men de är notoriskt svåra att observera eller avbilda eftersom de är så ömtåliga. I denna nya insats, forskarna har utvecklat ett sätt att se Wigner-kristaller utan att störa dem, vilket möjliggör mer exakt avbildning.

Forskarna placerade ett tunt ark volframdisulfid ovanpå ett tunt ark volframdiselenid, skapa en liten heterostruktur. I synnerhet, båda är övergångsmetalldikalkogenider, och i det här fallet, var bara 1 nanometer tjocka. Teamet lade sedan till elektroner till båda lagren, som naturligt formas till 2D-strukturer, även om avståndet mellan elektronerna var något mindre i ett av lagren. Missmatchningen i elektronmönstren resulterade i skapandet av ett moirémönster som också var en Wigner-kristall. Forskarna placerade sedan ett lager av grafen ovanpå deras heterostruktur för att skydda kristallstrukturen nedanför. Sedan använde de ett scanning-tunnelmikroskop för att skapa bilder av kristallerna utan att störa dem. Senare, teamet lade till ett lager av hexagonal bornitrid till heterostrukturen för att bättre skydda den, möjliggör sondering med mikroskopet.

Forskarna försökte också lägga till och ta bort elektroner från strukturen innan de lade till skyddsbarriärerna och fann att det resulterade i att kristallstrukturerna formas till former inklusive trianglar eller hexagoner. Rubio-Verdú föreslår att den nya tekniken kan leda till nya metoder för att avbilda andra små, ömtåliga strukturer.

© 2021 Science X Network