迄今为止最好的完全由电子组成的奇异晶体

被称为维格纳晶体的奇异电子态，在这种电子态中，电子之间的相互排斥使它们自发地形成有序的排列，在它们首次被预测近80年后，已经被两个小组独立观察到。研究人员认为，他们使用一种新型光谱学的结果比以前的观察结果更具结论性。

材料中的电子既携带由相互排斥产生的势能，也携带由热产生的动能，就像晶格中的原子一样。虽然原子相对容易冻结，但电子的动能几乎总是占主导地位，因为电子的质量很小，它们移动所需的能量很小。此外，电子密度通常太高，以至于在其位置的量子不确定性中无法区分单个电子。结果是电荷的均匀涂抹。然而，1934年，伟大的理论物理学家尤金·维格纳预测，如果电子的动能和密度足够小，电子可以形成晶体固体。

这种结构随后在磁场中被观察到，在磁场中动能被人为抑制。然而，在零场的演示依赖于间接测量，如电阻率。“如果你考虑如何证明一块晶体真的是晶体，你用一个波照射晶体，就可以观察到布拉格衍射，”他说托马斯Smoleń滑雪瑞士苏黎世联邦理工学院。

在第一篇新论文中，smolezynski和他的同事们使用一种他们帮助开发的叫做激子umklapp光谱的技术，观察到了夹在六方氮化硼之间的单层二硒化钼。¹他们用光激发的中性带电偶极粒子轰击晶格。“这种偶极子与电子相互作用，”解释道Atac Imamoğlu他领导了苏黎世联邦理工学院的这项研究。“如果电子是平移不变的，它们就看不到晶格;但如果电子形成晶格，它们就会从晶格中散射出去。利用这项技术，研究人员得出结论，维格纳晶体形成的温度约为11K。

在第二篇论文中，鸿坤公园和美国哈佛大学的同事报告了由六方氮化硼分离的双层二硒化钼的研究。²作为一项不相关实验的一部分，他们制作了一种能够对顶层和底层进行不同静电掺杂的设备。帕克说:“当我们开始在顶部和底部栅极上掺杂电子时，特别是在特定的密度比下，如1:1、4:1或7:1，我们意识到会形成令人惊讶的绝缘状态。”

显著增强

理论学家认为这可能是双分子层维格纳晶体的信号，电子翁克拉普谱也支持这一观点。与瑞士研究小组观察到的单层维格纳晶体相比，这种晶体能承受高达40K的温度，而且电子密度要高得多。理论物理学家说:“有一些旧的理论论文表明，双分子层可能有助于稳定维格纳晶体，但令人惊讶的是，在洪坤的实验中，他们看到了更显著的增强。尤金·姆他是哈佛大学和苏黎世联邦理工学院两篇论文的作者。

这两个研究小组现在都想更详细地研究正常物质和这种奇异状态之间的相变。“有一个定理表明，你不能只通过单一的一阶相变就从这个相转变到液相，”伊莫伊夫鲁说。他说，两者之间肯定还有其他阶段，而这些阶段完全没有被探索过。

理论物理学家史蒂文Kivelson美国斯坦福大学的研究人员指出，“从理论的角度来看，对于什么是维格纳晶体，什么只是绝缘体，并没有一个绝对清晰的定义……问题是，在你称之为维格纳晶体之前，你需要多长相关长度。”这些实验和早期实验的一个问题是，他们没有一个很好的测量相关长度的方法。他还发现了电子umklapp光谱学和布拉格衍射之间的重要区别。他说:“虽然理想情况下，人们可以从衍射实验中提取相关长度，但由于没有人知道如何做到这一点，目前的作者依赖于间接测量，涉及一定程度的理论建模来解释。”“与之前使用传统技术测量的结果相比，这一结果本身并没有明显更有说服力。”尽管如此，他总结说，“这里确实有一些新的东西，它很可能开辟了一种在高度相关系统中寻址电子的全新方式。”