Физики из РФ впервые увидели «замороженные» электроны в сверхтонком материале

Группа физиков из Российского квантового центра, Университета ИТМО и Московского физико-технического института достигла значительного прорыва в области квантовой физики, став первыми, кто наблюдал вигнеровский кристалл в двумерном материале без использования сверхсильных магнитных полей. Несмотря на то что это явление было предсказано более девяноста лет назад, его экспериментальное подтверждение стало возможным только сейчас. Информацию об этом открытии предоставила пресс-служба Российского квантового центра.

Вигнеровский кристалл представляет собой уникальное квантовое состояние, когда электроны теряют свою подвижность и «замораживаются» в упорядоченной решётке. В обычных условиях электроны перемещаются в проводниках хаотично, однако при определенных условиях силы их взаимного отталкивания становятся настолько значительными, что им выгоднее оставаться на фиксированных позициях. Это явление было предсказано американским физиком Юджином Вигнером в 1934 году, однако его наблюдение в двумерных системах без применения мощных магнитных полей долгое время оставалось недостижимым.

В своей работе ученые применили метод оптической спектроскопии, направляя лазерный луч на монослой дисульфида молибдена, который представляет собой материал толщиной всего в один атом. При упорядочении электронов в кристаллической структуре свет, рассеянный от образца, приобретает уникальную спектральную «подпись», которая и была зафиксирована исследовательской командой.

Ранее для наблюдения вигнеровского кристалла требовались колоссальные магнитные поля, доступные лишь в специализированных лабораториях. Новый метод позволяет работать при значительно более низких полях и высоких температурах, что открывает новые горизонты для изучения вигнеровских кристаллов в обычных условиях лабораторий. Ученые считают, что такие упорядоченные электронные структуры могут стать основой для разработки квантовых вычислений нового поколения, выступая носителями квантовой информации с управляемыми свойствами.

Читайте также: