Mélanie Thomas Les changements mystérieux dans les phases de la matière – du solide au liquide et inversement – fascinent Eun-Ah Kim depuis qu’elle est à l’école primaire en Corée du Sud. Sans eau potable froide facilement disponible, les jours chauds.
Kim a remarqué que lorsque l’eau fondait, le quantity changeait.
“Cela m’a révélé qu’il y avait quelque chose là-dedans que je ne pouvais pas voir de mes yeux”, a déclaré Kim, professeur de physique au Collège des arts et des sciences. “La matière qui m’entoure est composée d’entités invisibles qui interagissent et font quelque chose ensemble pour changer leur état.”
La fascination de Kim pour la fusion perdure, mais elle étudie maintenant les transitions dans des matériaux additionally exotiques que l’eau : les cristaux d’électrons. Dans un nouvel report, Kim et le premier auteur Michael Matty, MS ’19, Ph.D. ’22, ont décrit une period intermédiaire entre le liquide et le solide pour ces constructions électroniques — un état de cristal liquide.
a été publié le 19 novembre dans Mother nature Communications.
Parce que les électrons sont tous chargés négativement, ils se repoussent ainsi leur état préféré est d’être aussi loin que probable de tout autre électron dans le matériau qui les contient.
Kim et Matty voulaient savoir remark les électrons passent d’un arrangement régulier sous forme de cristal à un autre arrangement régulier sous forme de cristal, ou remark ils “fondent”.
Pour trouver la réponse, les chercheurs ont étudié comment les électrons interagissent sur une grille artificielle. formée en plaçant deux matériaux atomiquement minces distincts l’un sur l’autre. Parce qu’ils sont sur une grille plutôt que sur une surface lisse, les électrons ne peuvent pas choisir des emplacements arbitraires les uns des autres, mais doivent remplir un issue sur la grille la grille limite leur disposition.
“Lorsque la grille est partiellement remplie, nous voyons l’impact de leur répulsion et la force avec laquelle les électrons interagissent les uns avec les autres”, a déclaré Kim. “Grâce à leur interaction, nous voyons qu’ils occupent un intervalle régulier de web pages sur le réseau, et non des intervalles aléatoires.”
Le réseau moiré particulier que les chercheurs ont considéré pour leur étude a été développé par les expérimentateurs de Cornell Kin Fai Mak, professeur de physique (A&S) et professeur agrégé de physique à Cornell Engineering, et Jie Shan.
“Les expérimentateurs de Cornell sont à la frontière de la recherche sur les matériaux moirés artificiels”, a déclaré Kim, “réalisant ces expériences étonnantes avec un degré de contrôle étonnant, offrant des opportunités pour que des idées théoriques se manifestent dans des systèmes physiques”.
Shan et Mak avaient expérimentalement détecté des constructions rigides particulières que les électrons formaient dans des grilles partiellement remplies. Kim et Matty ont étudié remark l’une de ces constructions passerait à une autre. Ils ont constaté que lorsque les problems changeaient, ce réseau rigide très régulier devenait as well as fluide.
Les chercheurs ont identifié une section intermédiaire entre le solide et le liquide dans les électrons qui a une certaine régularité mais pas autant qu’un solide, et pas autant de liberté qu’un liquide. Ils ont découvert que les électrons dans cet état s’organisent en de minuscules bandes qui peuvent se déplacer et s’orienter dans des structures.
“Les cristaux liquides électroniques ont été discutés théoriquement,: quatre ou cinq électrons formant un morceau qui peut être arrangé”, a déclaré Kim. “Ce que nous avons accompli est une compréhension microscopique de ce qui n’était connu qu’en principe comme étant achievable.”
Le travail a été soutenu par la Countrywide Science Foundation.
