Физики получили квантовое состояние вещества под названием «электронный кристалл»

Электрический ток представляет собой движение электронов. В некоторых материалах этот постоянный поток может внезапно останавливаться, фиксируясь в организованных кристаллических структурах. В таком случае состояние материала меняется, и он перестаёт проводить электричество. Вместо того, чтобы вести себя как металл, он ведёт себя как изолятор. Это необычное поведение даёт учёным ценную информацию о том, как взаимодействуют электроны, и открыло путь к прорывам в области квантовых вычислений, высокоэффективных сверхпроводников, используемых в энергетике и медицинской визуализации, инновационных систем освещения и чрезвычайно точных атомных часов.

Группа физиков из Университета штата Флорида, в которую входят постдокторант Национальной лаборатории высоких магнитных полей Дирак Аман Кумар, доцент Хитеш Чанглани и доцент Сиприан Левандовски, определила конкретные условия, при которых образуется особый вид электронного кристалла. В этом состоянии электроны располагаются в твёрдой решётке, но при этом могут переходить в более жидкую форму. Эта гибридная фаза называется обобщённым кристаллом Вигнера, и результаты исследования команды опубликованы в журнале npj Quantum Materials.

Учёные давно знают, что электроны в тонких двумерных материалах могут «затвердевать», образуя кристаллы Вигнера — теоретически это состояние предсказали ещё в 1934 году. В ходе экспериментов, проведённых в последние годы, эти структуры были обнаружены, но исследователи не до конца понимали, как они возникают с учётом дополнительных квантовых эффектов.

Для изучения этих условий команда использовала передовые вычислительные инструменты Исследовательского вычислительного центра ФГУ, академического подразделения Службы информационных технологий, а также