Физики предложили и реализовали неразрушающий способ визуализации двумерного вигнеровского кристалла в муаровой сверхрешетке. Они добились этого, добавив вспомогательный графеновый слой, с поверхности которого снимались карты проводимости иглой сканирующего туннельного микроскопа.

Исследование опубликовано в Nature.

Вигнеровским кристаллом называют упорядоченную фазу электронной плотности. Порядок возникает тогда, когда кинетическая энергия электронов (или квазиэлектронов) много меньше потенциальной энергии кулоновского взаимодействия. В этом смысле вигнеровский кристалл противопоставляется электронному газу — фазе электронной плотности, для которой характерно преобладание кинетической энергии электронов над потенциальной энергией.

Тот факт, что электронный газ способен кристаллизоваться, впервые теоретически показал Юджин Вигнер в 1934 году. С тех пор физики активно ищут и находят системы, в которых существует такая хрупкая фаза. Главными инструментами, позволяющими подтверждать существование вигнеровских кристаллов в эксперименте, стали измерения проводимости и оптического отклика.

Проблема, однако, заключается в косвенности этих методов, допускающей иную интерпретацию экспериментальных данных. Вместе с тем прямое измерение распределения электронной плотности, например, с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), которое позволило бы визуализировать саму вигнеровскую решетку с хорошим пространственным разрешением, невозможно, поскольку зонд быстро разрушает электронный кристалл.

Группа физиков из США и Японии под руководством Майкла Кромми (Michael Crommie) и Фэна Вана (Feng Wang) из Калифорнийского университета в Беркли придумала, как обойти эту проблему.