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物性物理学：磁場誘起ウィグナー結晶の直接観測
Nature 628, 8007 doi: 10.1038/s41586-024-07212-7
ウィグナーは、電子間のクーロン相互作用がその運動エネルギーより大幅に強くなると、電子が結晶化して、密に充填された格子になると予言した。さまざまな二次元系で、ウィグナー結晶（WC）の証拠が示されている。しかし、自発的に形成された古典WCや量子WCが直接可視化されたことはない。また、WCの対称性の特定もその融解の直接的な研究も、これまで行われたことはない。今回我々は、高分解能走査型トンネル顕微鏡測定により、Bernal積層2層グラフェンにおける磁場誘起電子WCを直接画像化し、その構造特性を電子密度、磁場、温度の関数として調べた。我々は、高磁場下最低温度で、最低ランダウ準位の三角格子電子WCを観測した。このWCは、予想される格子定数を持ち、分数量子ホール状態と競合する充填率付近を除いて、充填率ν ≈ 0.13からν ≈ 0.38の間でロバストであった。密度または温度を上げるとWCは融解して液相になる。この液相は等方的だが、WCのブラッグ波数を特徴とする変調構造を持つ。意外なことに、このWCは低磁場では異方的なストライプ相に転移する。このストライプ相は一般には、より上のランダウ準位において形成されると予想されていた。個々の格子サイトの解析から、WC格子の電子の量子ゼロ点運動に関連している可能性がある特徴が示された。
