Cedera Ginjal Akut di antara orang Afrika-Amerika dengan Ciri dan Penyakit Sel Sabit

Peneliti menjebak elektron untuk membuat kristal yang sulit dipahami


Newswise – ITHACA, NY – Seperti anak-anak gelisah yang berpose untuk potret keluarga, elektron tidak akan bertahan cukup lama untuk tetap berada dalam pengaturan tetap apa pun.

Sekarang, kolaborasi yang dipimpin Cornell telah mengembangkan cara untuk menumpuk semikonduktor dua dimensi dan menjebak elektron dalam pola berulang yang membentuk kristal spesifik dan berhipotesis panjang.

Makalah tim, “Correlated Insulating States at Fractional Fillings of Moiré Superlattices,” diterbitkan 11 November di Nature. Penulis utama makalah ini adalah peneliti postdoctoral Yang Xu.

Proyek ini berkembang dari lab bersama Kin Fai Mak, profesor fisika di Fakultas Seni dan Sains, dan Jie Shan, profesor fisika terapan dan teknik di Fakultas Teknik, penulis pendamping makalah. Kedua peneliti adalah anggota Institut Kavli di Cornell untuk Ilmu Skala Nano; mereka datang ke Cornell melalui prakarsa Rektor Nanoscale Science and Microsystems Engineering (NEXT Nano).

Kristal elektron pertama kali diprediksi pada tahun 1934 oleh fisikawan teoretis Eugene Wigner. Dia mengusulkan bahwa ketika tolakan yang dihasilkan dari elektron bermuatan negatif – disebut tolakan Coulomb – mendominasi energi kinetik elektron, kristal akan terbentuk. Para ilmuwan telah mencoba berbagai metode untuk menekan energi kinetik tersebut, seperti menempatkan elektron di bawah medan magnet yang sangat besar, kira-kira satu juta kali medan magnet bumi. Kristalisasi lengkap masih sulit dipahami, tetapi tim Cornell menemukan metode baru untuk mencapainya.

“Elektron adalah mekanika kuantum. Bahkan jika Anda tidak melakukan apa pun kepada mereka, mereka secara spontan bergoyang-goyang sepanjang waktu, ”kata Mak. “Sebuah kristal elektron sebenarnya memiliki kecenderungan untuk meleleh karena sangat sulit untuk menjaga elektron tetap pada pola periodik.”

Jadi solusi para peneliti adalah membangun perangkap yang sebenarnya dengan menumpuk dua lapisan tunggal semikonduktor, tungsten disulfida (WS2) dan tungsten diselenida (WSe2), yang ditanam oleh mitra di Universitas Columbia. Setiap lapisan tunggal memiliki konstanta kisi yang sedikit berbeda. Saat dipasangkan bersama, mereka membuat struktur superlattice moiré, yang pada dasarnya terlihat seperti kisi heksagonal. Para peneliti kemudian menempatkan elektron di situs tertentu dalam pola tersebut. Seperti yang mereka temukan dalam proyek sebelumnya, penghalang energi antara situs mengunci elektron pada tempatnya.

“Kami dapat mengontrol okupansi rata-rata elektron di situs moiré tertentu,” kata Mak.

Mengingat pola rumit dari superlattice moiré, dikombinasikan dengan sifat gugup elektron dan kebutuhan untuk menempatkan mereka ke dalam pengaturan yang sangat spesifik, para peneliti beralih ke Veit Elser, profesor fisika dan salah satu penulis makalah, yang menghitung rasio okupansi dimana pengaturan elektron yang berbeda akan mengkristal sendiri.

Namun, tantangan kristal Wigner tidak hanya menciptakannya, tetapi juga mengamatinya.

“Anda harus mencapai kondisi yang tepat untuk membuat kristal elektron, dan pada saat yang sama, mereka juga rapuh,” kata Mak. “Anda membutuhkan cara yang baik untuk menyelidiki mereka. Anda tidak ingin mengganggu mereka secara signifikan saat menyelidikinya. “

Tim merancang teknik penginderaan optik baru di mana sensor optik ditempatkan dekat dengan sampel, dan seluruh struktur diapit di antara lapisan isolasi boron nitrida heksagonal, yang dibuat oleh kolaborator di Institut Nasional untuk Ilmu Material di Jepang. Karena sensor dipisahkan dari sampel sekitar dua nanometer, itu tidak mengganggu sistem.

Teknik baru ini memungkinkan tim untuk mengamati banyak kristal elektron dengan kesimetrian kristal yang berbeda, dari kristal Wigner kisi segitiga hingga kristal yang menyejajarkan diri menjadi garis-garis dan dimer. Dengan melakukan itu, tim mendemonstrasikan bagaimana bahan-bahan yang sangat sederhana dapat membentuk pola-pola yang rumit – selama bahan-bahan tersebut diam cukup lama.

Rekan penulis makalah ini termasuk para peneliti dari Universitas Columbia dan Institut Nasional untuk Ilmu Material di Jepang.

Penelitian dan pembuatan perangkat didukung oleh Departemen Energi AS, Kantor Riset Angkatan Laut AS, dan David and Lucille Packard Fellowship.


Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author