Физики из Российского квантового центра, Университета ИТМО и Московского физико-технического института впервые наблюдали вигнеровский кристалл в двумерном материале без применения сверхсильных магнитных полей. Такое состояние «застывших» электронов предсказали еще девяносто лет назад, однако увидеть его без специальных условий удалось лишь сейчас. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе Российского квантового центра.
Вигнеровский кристалл — особое квантовое состояние, при котором электроны перестают свободно двигаться и «застывают» в правильной решётке. В обычных условиях электроны хаотично движутся по проводнику, но когда их плотность снижена до предела, силы взаимного отталкивания становятся доминирующими — и электронам выгоднее замереть на фиксированных позициях. Это явление предсказал американский физик Юджин Вигнер в 1934 году, но экспериментально наблюдать его в двумерных системах без мощного магнитного поля долго не удавалось.
В новой работе ученые охладили монослой диселенида вольфрама — полупроводника толщиной в один атомный слой, в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса — до 26 K (–247 °C) и точно настроили плотность электронов. В ИТМО разработали теоретическую модель и протокол, позволяющие определять период кристаллической решётки по спектрам отражения: когда электроны упорядочиваются, оптический отклик материала меняется характерным образом.
«Мы впервые показали, что такое сложное состояние электронов можно увидеть напрямую с помощью света. Электроны выстраиваются в регулярную структуру, а ее появление меняет оптический отклик материала — это дает новый инструмент для изучения квантовых состояний, в которых большое число частиц ведет себя как единое целое», — отметил Александр Чернов, руководитель научной группы Российского квантового центра и МФТИ.
Ключевое преимущество подхода — бесконтактность: не нужно усложнять образец электрическими контактами или использовать сверхсильные магниты. В перспективе такие структуры могут стать основой для квантовых симуляторов — платформ, воспроизводящих поведение сложных материалов, недоступное для классических суперкомпьютеров.
Ранее в России создали умный лифт, который сам уведомляет о поломках.