Wigner Kristalleri İlk Kez Gözlemlendi
Görsel: H. Li ve arakdaşları,
Macaristanlı fizikçi Eugene Wigner, yaklaşık 90 yıl önce malzemelerin içindeki elektronların da atomlar gibi düzenli bir yapı oluşturabileceğini tahmin etmişti. Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesinden Prof. Dr. Feng Wang ve öğrencileri, Wigner kristalleri olarak adlandırılan bu yapıları ilk kez gözlemledi.
Eksi yüklü elektronlar arasında itici elektriksel kuvvetler bulunmaktadır. Elektronlar, sıradan koşullar altında yüksek hızlarla hareket ettikleri için bu kuvvetler, belirli konumların etrafında hapsedilmelerine neden olacak kadar büyüktür. Ancak Eugene Wigner, elektronların hareket hızlarının yeterince düşürülebileceği durumlarda, elektronların da atomlar gibi düzenli bir kristal yapı oluşturabileceğini öngörmüştür. Wigner kristalleri olarak adlandırılan bu yapılar, daha önce laboratuvar ortamında üretilmiş ve özellikleri incelenmiş olsa da yakın zamana kadar görüntülenememişti.
Araştırmacılar, Wigner kristalleri oluşturmak için benzer özelliklere sahip iki yarı iletken malzemeyi (tungsten disülfür ve tungsten diselenür) atom kalınlığında ürettiler. Daha sonra bu malzemeleri üst üste yerleştirerek, sıcaklığı mutlak sıfırın birkaç derece üzerinde tutarak ve malzemelerin arasındaki sınır bölgesinde Wigner kristallerinin oluşmasını sağlayarak bu yapıları elde ettiler. Gözlemlemek için taramalı elektron mikroskobu kullandılar.
Sıradan kristallerde atomlar arasındaki mesafe metrenin on milyarda biri kadardır. Ancak Wigner kristallerinde elektronların arasındaki mesafe yaklaşık 100 kat daha büyüktür.
Wigner kristalleri hakkında daha fazla bilgi için Hongyuan Li ve arkadaşlarının yayımladığı makaleye Nature‘dan ulaşabilirsiniz.