今日最新Science:直接觀測一維維格納晶體

【引言】

E. Wigner曾預言，當電子系統的長程庫倫作用較動能占統治地位時，電子系統會出現晶體基態以盡可能減小勢能。自此以后，研究人員一直就在試圖尋找這類維格納晶體的實例。在半導體二維電子系統中，核磁共振等檢測手段曾表明這類晶體可能存在在高磁場中。然而，為了更清晰地觀測維格納晶體，研究人員需要尋找新型的檢測手段來對相互作用態進行成像分析。

【成果簡介】

魏茨曼科學研究院的S. Ilani（通訊作者）等人利用以碳納米管作為探針的掃描探測平臺來對強相互作用電子的多體密度進行成像分析。通過在真實空間中對電荷密度進行成像，研究人員成功地直接觀測到了一維維格納晶體。在這一平臺中，研究人員利用納米組裝技術制備了相互垂直的碳納米管器件。通過這一方法，可引入另一碳納米管作為掃描-電荷擾動，最終才能實現對碳納米管的多體電子密度的微創性成像。最終的實驗結果發現，被約束在一維的少數電子與理論預言的強相互作用晶體匹配，表明維格納晶體在一維中是可以被直接觀測到的。這些實驗說明，通過在真實空間中對多體密度的成像，有可能為研究相互作用態提供新型的策略。2019年05月31日，相關成果以題為“Imaging the electronic Wigner crystal in one dimension”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 用于對強相互作用電子進行成像的實驗平臺

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圖2 單約束電子密度分布的真實空間成像

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圖3 多電子態容差密度成像

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圖4 維格納晶體的隧道特性

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文獻鏈接：Imaging the electronic Wigner crystal in one dimension（Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aat0905）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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