Cette image au microscope à effet tunnel d’une feuille de graphène révèle qu’un cristal de Wigner – un arrangement d’électrons en nid d’abeille, comme une glace électronique – s’est formé à l’intérieur d’une structure en couches en dessous. Crédit : Image de Hongyuan Li et Shaowei Li, avec l’aimable autorisation de Nature
La percée démontre l’état solide des électrons prédit il y a plus de 90 ans.
Il y a plus de 90 ans, le physicien Eugene Wigner a prédit qu’à de faibles densités et à des températures froides, les électrons qui traversent généralement les matériaux gèleraient sur place, formant une glace électronique, ou ce qui a été surnommé un cristal de Wigner.
Alors que les physiciens ont obtenu des preuves indirectes de l’existence des cristaux de Wigner, personne n’a été en mesure d’en prendre une photo – jusqu’à présent.
Des physiciens du Berkeley Lab et de l’UC Berkeley ont récemment publié dans la revue La nature une image de glace électronique prise en sandwich entre deux couches semi-conductrices. L’image est la preuve positive que ces cristaux existent.
“Si vous dites que vous avez un cristal d’électrons, montrez-moi le cristal”, a déclaré à Nature l’auteur principal Feng Wang, chercheur principal à la division des sciences des matériaux du Berkeley Lab et professeur de physique à l’UC Berkeley.
L’équipe Berkeley Lab et UC Berkeley, impliquant des physiciens des laboratoires de Wang, Michael Crommie et Alex Zettl, a développé une nouvelle technique pour visualiser les cristaux, qui ont tendance à “fondre” lorsqu’ils sont sondés. En plaçant un graphène feuille sur le sandwich semi-conducteur, l’équipe a pu sonder le cristal de Wigner avec un microscope à effet tunnel sans faire fondre l’échantillon et démontrer la structure du réseau cristallin, comme l’avait prédit Wigner.
Selon le candidat au doctorat Hongyuan Li et l’ancien boursier postdoctoral Shaowei Li, co-premiers auteurs de l’article, l’étude pose non seulement une base solide pour comprendre les cristaux de Wigner électroniques, mais fournit également une approche qui est généralement applicable pour l’imagerie des réseaux d’électrons corrélés dans d’autres systèmes.
Référence : « Imagerie des cristaux Wigner généralisés bidimensionnels » par Hongyuan Li, Shaowei Li, Emma C. Regan, Danqing Wang, Wenyu Zhao, Salman Kahn, Kentaro Yumigeta, Mark Blei, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Sefaattin Tongay, Alex Zettl, Michael F. Crommie et Feng Wang, 29 septembre 2021, La nature.
DOI : 10.1038 / s41586-021-03874-9
