Рис. Исследователи обнаружили крошечные чешуйки кристаллов Вигнера — уникальные структуры, полностью образованные электронами — путем идентификации необычных, апериодических электронных сигналов. Этот прорывной метод раскрывает скрытые аспекты поведения электронов и прокладывает путь к прогрессу в понимании сложных электронных взаимодействий. Кредит: Keun Su Kim / Yonsei University, Корея.

Экспериментально обнаружилось, что по мере уменьшения плотности легирующей примеси в материале, ротонная энергетическая щель сократилась до нуля. Это наблюдение подтвердило переход от жидкоподобного квантового состояния к структурированной электронной решетке, характерной для кристаллизации Вигнера.

Свободно перемещаясь в твердых телах электроны ведут себя как волны. Однако Вигнер предположил, что при низкой плотности сильное отталкивание между электронами может иммобилизовать их в кристаллоподобную структуру. Учёные идентифицировали чешуйки таких кристаллов Вигнера, обнаружив аномально апериодические сигналы в данных ARPES от щелочных металлов на черном фосфоре.

Было установлено, что энергетические паттерны электронов были нерегулярными, показывая провал при определенном импульсе. Этот нерегулярный паттерн, не наблюдаемый в обычных кристаллических твердых телах, четко указывал на присутствие электронных ротонов. Рассмотрев, как были расположены электроны, с помощью техники, называемой анализом структурного фактора, команда подтвердила, что электроны имели ближний порядок, который важен для формирования этих кристаллов Вигнера.

В эксперименте по мере формирования кристалла Вигнера электроны стали располагаться более равномерно. Это показало, что внутри материала формировались крошечные, упорядоченные группы электронов, подобные мини-кристаллам.

Это открытие является важным шагом в понимании того, как электроны ведут себя в сильно коррелированных системах. Кристалл Вигнера был предложен в качестве ключа к пониманию механизма высокотемпературной сверхпроводимости и сверхтекучести.