Dalam sebuah studi baru, tim ilmuwan mengidentifikasi bagaimana elektron “membeku” dalam kristal geometris yang aneh dan kemudian “meleleh” dan bergerak lagi seperti cairan – dan bahkan menemukan keadaan materi baru, di mana beberapa elektron tetap diam sementara yang lain bergerak bebas.
Listrik itu ada dimana-mana: Memberi daya pada mobil, ponsel, komputer, dan lainnya. Semua berkat pergerakan elektron di sirkuit.
Meskipun kita tidak dapat melihatnya, elektron mengalir dalam konduktor seperti air dalam pipa, sehingga menghasilkan listrik.
Tetapi Bahan tertentu bisa “membeku” aliran elektron ini menjadi bentuk kristal. Bahan tersebut berhenti menjadi konduktif dan menjadi isolator, menghalangi listrik.
Fenomena ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengamati perilaku elektron yang kompleks dan membuka jalan untuk itu teknologi baruseperti komputasi kuantum, superkonduktivitas canggih, pencitraan medis, pencahayaan, dan jam atom presisi tinggi.
Dalam sebuah studi baru, para ilmuwan di Florida State University (FSU) kini telah menunjukkan cara menstabilkan fase materi, yang disebut “kristal Wigner umum“, di mana elektron membentuk kisi kristal padat, tetapi berhasil “meleleh” menjadi cair.
Hasil penelitian disajikan dalam a artikel baru-baru ini diterbitkan di npj Bahan Kuantum.
Dalam sistem dua dimensi, elektron dapat terbentuk Kristal Wigneryang secara teoritis diprediksi pada tahun 1934. Eksperimen terbaru telah mengkonfirmasi keberadaannya, namun Tidak diketahui bagaimana negara-negara ini muncul dengan efek tambahan mekanika kuantum.
“Kami mengidentifikasi ‘tombol kuantum’ yang tepat untuk memicu transisi ini dan menciptakan kristal Wigner umum”menjelaskan Hitesh Changlanipeneliti di FSU dan penulis utama artikel, di a penyataan dari universitas.
“Kristal Wigner yang digeneralisasi berbeda dari kristal tradisional karena bisa membentuk pola yang bervariasiseperti garis-garis atau sarang lebah, dan bukan sekadar jaringan segitiga”, tambah peneliti.
Para ilmuwan juga telah menemukan a keadaan materi yang barudi mana sifat konduktif dan isolasi hidup berdampingan. Kristal Wigner yang digeneralisasi sebagian dapat “meleleh”: beberapa elektron tetap, yang lain bergerak melalui sistem, seperti bola yang melewati pin di mesin pinball.
“Ini adalah fase materi yang sangat menarik”, kata rekan penulis penelitian tersebut Cyprian Lewandowskijuga seorang peneliti dan asisten profesor di FSU. “Beberapa elektron ingin membeku, yang lain ingin melayang. Ini adalah pertama kalinya efek kuantum diamati pada kerapatan elektron ini.”
Studi ini membantu para ilmuwan memahami bagaimana memanipulasi keadaan materi.
“Apa yang membuat sesuatu bersifat isolasi, konduktif, atau magnetis? Bisakah kita mengubah satu keadaan ke keadaan lain?”, tanya Lewandowski. “Kami ingin memprediksi keberadaan negara-negara tertentu dan bagaimana mereka berpindah dari satu negara ke negara lain. Ini seperti mengubah air menjadi uaptapi dengan ‘tombol kuantum’ yang mengontrol transisi elektron”.
Menurut tim peneliti, pemahaman yang lebih baik tentang perilaku kooperatif elektron ini dapat dilakukan mengarah pada aplikasi yang inovatif dalam teknologi kuantum, superkonduktor dan atom.
