物性物理学：二次元双極子液体における電子ロトンとウィグナー結晶子

超流動液体ヘリウムを説明するためにランダウが提唱した非常に重要な概念が、ロトンと呼ばれる、量子粒子の素励起である。液体中の原子の不規則な配置はロトンの非周期的な分散につながり、これは、分数量子ホール液体（マグネトロトン）やボース・アインシュタイン凝縮体の超固体性を理解する上で軸となる役割を果たした。二次元の電子液体や双極子液体であっても、磁場がない場合には斥力相互作用がロトン極小を形成すると予測されており、この極小値を用いてウィグナー結晶や超伝導への転移を追跡することができるが、これはいまだ観測されていない。今回我々は、黒リンの表面層に電子を供与するアルカリ金属イオンの二次元双極子液体において、このような電子ロトンを観測したことを報告する。今回のデータは、ロトンの顕著な非周期的分散を明らかにしており、これは有限運動量でのエネルギーの局所極小値を特徴とする。双極子の密度が減少し、運動エネルギーよりも相互作用が支配的になると、結晶での場合と同様にロトンギャップが0に減少し、これはウィグナー結晶化を示している。我々のモデルは、双極子間の斥力から生じる短距離秩序の重要性を示しており、これはフェルミ液体の海に浮かぶウィグナー結晶子（バブルやストライプ）の形成と見なすことができる。今回の結果は、電子ロトン（および擬ギャップ）の主要な起源が強い相関であることを明らかにするものである。

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