康奈尔大学 信用:Unsplash/CC0公共领域 就像不安分的孩子摆姿势拍全家福一样，电子不会停留足够长的时间，以任何固定的方式排列
康奈尔大学的研究人员堆叠二维半导体，创建了一个莫尔超晶格结构，以重复的模式捕获电子，最终形成了长期假设的维格纳晶体
现在，康奈尔领导的一项合作开发了一种方法，可以堆叠二维半导体，并以重复的模式捕获电子，形成一种特定的长期假设的晶体
该团队的论文“莫尔超晶格分数填充的相关绝缘态”，发表于11月11日
11在自然中
该论文的主要作者是博士后杨旭
该项目是由文理学院物理学副教授麦建辉和该论文的合著者、工程学院应用与工程物理学教授杰山的共享实验室发起的
两位研究人员都是康奈尔纳米科学学院的成员；他们通过教务长的纳米科学和微系统工程项目来到康奈尔大学
理论物理学家尤金·维格纳在1934年首次预言了电子晶体
他提出，当负电荷电子产生的排斥力——称为库仑排斥力——支配电子的动能时，就会形成晶体
科学家们尝试了各种方法来抑制这种动能，例如将电子置于一个非常大的磁场中，这个磁场大约是地球磁场的一百万倍
完全结晶仍然难以实现，但是康奈尔大学的团队发现了一种实现它的新方法
“电子是量子力学
即使你不对它们做任何事，它们也会一直自发地抖动，”麦说
“电子晶体实际上有融化的趋势，因为很难将电子固定在一个周期模式上
" 因此，研究人员的解决方案是通过堆叠两个半导体单层，二硫化钨(WS2)和二硒化钨(WS2)来构建一个真正的陷阱，这两个半导体单层是由哥伦比亚大学的合作伙伴生长的
每个单层的晶格常数略有不同
当它们配对在一起时，就形成了莫尔超晶格结构，本质上看起来像一个六边形网格
研究人员随后将电子放置在图案中的特定位置
正如他们在早期的项目中发现的那样，两个位置之间的能量屏障将电子锁定在适当的位置
“我们可以控制电子在特定莫尔点的平均占有率，”马克说
鉴于莫尔超晶格的复杂图案，再加上电子的抖动特性和将它们排列成非常特殊的排列的需要，研究人员求助于物理学教授、该论文的合著者维特·埃尔塞(Veit Elser)，他计算了不同排列的电子自我结晶的占用率
然而，维格纳晶体的挑战不仅在于创造它们，还在于观察它们
“你需要创造一个合适的条件来制造电子晶体，同时，它们也是脆弱的，”麦说
“你需要一个好方法来探查它们
在探索它们的时候，你不会真的想去打扰它们
" 该团队设计了一种新的光学传感技术，其中光学传感器靠近样品放置，整个结构被夹在六角形氮化硼绝缘层之间，这是由日本国家材料科学研究所的合作者创造的
因为传感器与样品相隔大约两纳米，所以它不会干扰系统
这项新技术使研究小组能够观察到许多具有不同晶体对称性的电子晶体，从三角晶格维格纳晶体到自动排列成条纹和二聚体的晶体
通过这样做，研究小组展示了非常简单的配料如何形成复杂的图案——只要配料静置足够长的时间
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