Atomlardan ziyade elektronlardan oluşan kristal bir durum olan yüksek derecede düzenli bir Wigner katısının elektriksel taşıma özellikleri araştırmacılar tarafından hassas bir şekilde incelendi.
İki boyutlu bir elektron sistemi, yüksek bir manyetik alana maruz kaldığında kristalleşerek bir Wigner katısına dönüşebilir. Bilim insanları düzensiz Wigner katıları yaratırken, düzenli olanları yaratmakta zorluk çekiyorlardı.
Bu engel şimdi Princeton Üniversitesi’nden Pranav Madathil ve arkadaşları tarafından ele alındı ve düzenli bir Wigner katısı üretmek ve analiz etmek için ultra yüksek kaliteli bir elektron sistemi kullanabileceklerini gösterdiler. Ekibe göre, bu kristallerin teorik modelleri sistem yardımıyla test edilebilir ve geliştirilebilir.
Wigner Kristali Nedir?
Wigner kristali, ilk kez 1934 yılında Eugene Wigner tarafından öngörülen elektronların katı (kristal) fazıdır. Düzgün, inert, nötrleştirici bir arka planda hareket eden bir elektron gazı, elektron yoğunluğu kritik bir değerden azsa kristalleşecek ve bir kafes oluşturacaktır.
Bunun nedeni, düşük yoğunluklarda potansiyel enerjinin kinetik enerjiye baskın gelmesidir, dolayısıyla elektronların ayrıntılı uzamsal düzenlemesi önem kazanır. Potansiyel enerjiyi en aza indirmek için elektronlar 3D’de bir bcc (gövde merkezli kübik) kafes, 2D’de bir üçgen kafes ve 1D’de eşit aralıklı bir kafes oluşturur.
Deneysel olarak gözlemlenen Wigner kümelerinin çoğu, dış sınırlamanın, yani dış potansiyel tuzağının varlığı nedeniyle mevcuttur. Sonuç olarak, bcc veya üçgen kafesten sapmalar gözlenir.
Yeterince güçlü bir manyetik alan uygulanarak 2D elektron gazının kristal hali de gerçekleştirilebilir. Bununla birlikte, Anderson lokalizasyonu gibi diğer adaylar mevcut olduğundan, 2D elektron sistemlerinde manyetotransport ölçümlerinde yalıtkan davranışın gözlemlenmesine yol açan şeyin Wigner kristalizasyonu olup olmadığı hala net değildir.
Kaynak: Wikipedia
Haber içeriğimize tekrardan dönersek;
Yarı iletken bir filmin katman katman geliştirilmesi, Madathil ve arkadaşları tarafından kuantum kuyusu adı verilen bir yapının ince bir şekilde oluşturulmuş bir kopyasını içerecek şekilde tasarlandı. Bir Wigner katısı oluşturmak için bu yapının yüksek hareketliliğe ve düşük yoğunluğa sahip iki boyutlu bir elektron sistemini desteklemesi gerekiyordu. Beklentilere uygun olarak grup, bu elektron sistemini neredeyse mutlak sıfıra kadar soğutarak ve ardından güçlü bir manyetik alana maruz bırakarak düzenli bir Wigner katısı oluşturdu.
Daha sonra, bilim insanları Wigner katısına bir elektrik akımı verdiler ve kristalin diferansiyel direncinin ve elektriksel gürültüsünün akımın yoğunluğundan nasıl etkilendiğini gözlemlediler.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v16/s172
