Cientistas registram pela primeira vez um sólido feito de elétrons

[Originalmente publicado em setembro de 2021] - Em condições especiais, alguns dos elétrons dentro de um material irão se arranjar em um padrão bidimensional (2D) de "colmeia", como um 'sólido dentro de um sólido'. Agora, em um estudo publicado na Nature (1), pesquisadores mostraram pela primeira vez a imagem direta dessa estrutura, chamada de 'cristais de Wigner', em homenagem ao físico teórico Eugene Wigner, quem primeiro a propôs há quase 90 anos. Até o momento, pesquisadores já haviam criado e medido as propriedades desses "cristais", mas nunca tinham tirado uma "foto" dos padrões associados.

Para criar os cristas de Wigner, os pesquisadores construíram um dispositivo contendo duas finas camadas constituídas de dois semicondutores: dissulfeto de tungstênio e disseleneto de tungstênio. No dispositivo, foi então usado um campo elétrico para alinhar a densidade dos elétrons que se moviam livremente ao longo da interface entre as duas camadas. Para finalmente formar a estrutura eletrônica visada, os pesquisadores reduziram a temperatura do sistema a apenas alguns graus centígrados acima do zero absoluto. Esse drástico resfriamento permitiu a redução da velocidade dos elétrons, tornando os efeitos de repulsão entre as cargas negativas predominante (crucial para a formação espontânea dos cristais de Wigner).

Para a "foto" dos cristais de Wigner via microscopia de tunelamento eletrônico (STM), foi adicionada uma camada de grafeno (constituída exclusivamente de carbono e com a espessura de um átomo) sobre o sistema: a mudança na estrutura eletrônica do grafeno pelos cristais de Wigner permitiu o registro desses últimos via STM. E, como esperado, elétrons consecutivos no cristal de Wigner são quase 100 vezes afastados uns dos outros do que os átomos nas estruturas cristalinas dos semicondutores.

> Publicação do estudo: Nature