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物性物理学：一般化された二次元ウィグナー結晶の画像化
Nature 597, 7878 doi: 10.1038/s41586-021-03874-9
ウィグナー結晶は、90年近くにわたって物性物理学者を魅了してきた。二次元（2D）ウィグナー結晶の特徴は、高磁場下の2D電子気体において初めて観測され、最近では、遷移金属ジカルコゲニドモアレ超格子において報告された。しかし、実空間における2Dウィグナー結晶格子の直接観測は、依然として極めて困難である。従来の走査型トンネル顕微鏡法（STM）は十分な空間分解能を持つが、乱れを誘起してこの脆弱な状態を変化させる可能性がある。今回我々は、特別に設計した非侵襲STM分光法を用いて、WSe2/WS2モアレヘテロ構造において2Dウィグナー結晶の実空間画像化を実証する。この画像化では、WSe2/WS2モアレ超格子の近くに保持されたグラフェンセンシング層が用いられている。グラフェン層への局所的なSTMトンネル電流は、その下にあるWSe2/WS2ヘテロ構造におけるウィグナー結晶電子格子によって変調される。n = 1/3、1/2、2/3（nはサイト当たりの電子の数）という分数電子充填において、さまざまなウィグナー結晶格子構造が直接可視化された。n = 1/3のウィグナー結晶は三角格子を、n = 2/3のウィグナー結晶はハニカム格子を示し、最近接占有を最小化していることが分かった。また、n = 1/2状態は元のC3対称性を自発的に破り、ストライプ相を形成していた。今回の研究結果は、WSe2/WS2モアレヘテロ構造におけるウィグナー結晶状態を理解するための堅固な基礎を築くとともに、他の系における新奇相関電子格子の画像化に広く適用可能な方法をもたらすものである。
