新華社北京4月18日電　維格納晶體是一種完全由電子組成的奇特晶體。美國(guó)普林斯頓大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員近日?qǐng)?bào)告說(shuō)，他們首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙層石墨烯薄片中的維格納晶體的直接成像。這是迄今最清晰的維格納晶體成像，對(duì)推動(dòng)量子材料等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

美籍匈牙利裔物理學(xué)家尤金·維格納在90年前基于量子力學(xué)提出理論預(yù)測(cè)：在極低的溫度和密度條件下，電子之間的相互斥力會(huì)使它們自發(fā)形成一種緊密排列的晶體結(jié)構(gòu)（晶格），即維格納晶體。但由于誘導(dǎo)電子形成晶體十分困難，此前大多數(shù)對(duì)維格納晶體的研究都依賴于間接證據(jù)，此次能對(duì)維格納晶體直接成像，進(jìn)一步證實(shí)了90年前的理論預(yù)測(cè)。

據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》周刊報(bào)道，普林斯頓大學(xué)研究人員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)利用兩層僅有一個(gè)原子厚度的石墨烯薄片制造出維格納晶體。研究人員確認(rèn)這些石墨烯的原子晶格沒(méi)有任何缺陷，以消除其中的電子被“卡住”的風(fēng)險(xiǎn)。為了降低電子的動(dòng)能，他們將雙層石墨烯薄片冷卻到接近絕對(duì)零度，并將其置于強(qiáng)磁場(chǎng)中。

研究使用的成像設(shè)備是高分辨率的掃描隧道顯微鏡，工作原理是用顯微鏡的金屬探針在樣品表面掃描，并使探針和樣品之間形成納米級(jí)“隧道”，當(dāng)在兩者之間施加微小電壓時(shí)，利用電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的電流就可探測(cè)樣品形貌。

在本次研究中，科研人員直接觀察到具有三角形晶格結(jié)構(gòu)的維格納晶體。此外，他們還追蹤了該晶體的結(jié)構(gòu)如何隨溫度、磁場(chǎng)強(qiáng)度和電子數(shù)量等因素的變化而變化。相關(guān)論文日前發(fā)表在英國(guó)《自然》雜志上。