Физики впервые сняли молекулярный «электронный лед»
Ученые долго не могли получить изображения молекулярного электронного льда, потому что используемые методики разрушали объект исследования. Та же группа, что доказала существование электронного кристалла, придумала способ модифицировать сканирующий электронный микроскоп и получила первые изображения молекулы Вигнера.
Электроны обычно движутся сквозь материалы так быстро, что не образуют ни с чем связей. В 1930-х годах физик Юджин Вигнер (Eugene Wigner) предсказал, что электроны могут быть приведены в неподвижное состояние при низкой плотности и температурах, образуя «электронный лед», он же — Вигнеровский кристалл.
В 2021 году в Беркли (США) исследовательские группы под руководством Фэна Ванга (Feng Wang) и Майкла Кромми (Michael Crommie) доказали существование таких электронных кристаллов. Теперь те же ученые получили изображения новой квантовой фазы твердого электронного тела — молекулярного Вигнеровского кристалла. Результаты научной работы опубликованы в журнале Science.
Обычные Вигнеровские кристаллы образуют соты с упорядоченным расположением электронов. В молекулярных Вигнеровских кристаллах создаются высокоупорядоченные структуры из искусственных «молекул», каждая из которых состоит из двух или более электронов.
Долгие годы ученые пытались получить прямые изображения молекулярного Вигнеровского кристалла. Это оказалось сложной задачей, потому что молекулярный электронный лед разрушался при попытке его запечатлеть. Наконечник сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), с помощью которого можно получить нужные изображения, разрушал электронную конфигурацию материала.
В новом исследовании ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли решили эту проблему. Они разработали метод, сводящий к минимуму электрическое поле, создаваемое наконечником СТМ. С помощью этой модификации исследователи смогли снять деликатную электронную структуру молекулярного Вигнеровского кристалла.
Для экспериментов ученые разработали наноматериал под названием «скрученная дисульфид-вольфрамовая (tWS2) сверхрешетка муарового типа». Сперва они создали двухслойный дисульфид вольфрама (WS2) со слоями, уложенными друг на друга с углом поворота 58 градусов. Затем их положили на гексагональный нитрид бора (hBN) толщиной 49 нанометров и графитовый затвор.
Применив свою СТМ-технику, физики обнаружили, что легирование сверхрешетки tWS2 электронами заполняет каждую ячейку шириной 10 нанометров всего двумя или тремя электронами. В результате эти заполненные ячейки сформировали массив электронных молекул муарового типа по всей сверхрешетке, что привело к образованию молекулярного Вигнеровского кристалла.
«Низкие температуры вместе с энергетическим потенциалом, созданным сверхрешеткой tWS2, локально удерживают электроны», — объяснил Ванг.
В дальнейшем Ванг, Кромми и их команда планируют применить свою технику СТМ для более глубокого изучения этой новой квантовой фазы и поиска возможных применений, которые она может открыть.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии