1934年，理论物理学家尤金·维格纳提出了一种新型晶体。
如果带负电的电子密度可以保持在一定水平以下，亚原子粒子就可以以重复的模式保持，从而形成电子晶体； 这个想法后来被称为维格纳晶体。
第一次通过实验观察到维格纳晶体是1979年，当研究人员使用氦测量电子液体到电子晶体的相变时； 从那时起，这种晶体就被检测到很多的次。
然而，让烦躁的电子保持足够的静止状态来形成晶体，说起来容易做起来难。 现在，一组物理学家展示了一种新方法——将这些扭动的小家伙困在一对二维半导体钨层之间。
传统的晶体（如钻石或石英）是由排列成一定形状的原子晶格形成的。固定的三维重复网格结构。 根据维格纳的想法，电子可以以类似的方式排列形成固体晶相，但前提是电子是静止的。
如果电子的密度足够低，相同电荷的电子之间的库仑斥力会产生势能，该势能应主导其动能，从而导致电子静止不动。 困难就在于此。
“电子是量子力学的。即使你不对它们做任何事情，它们也会一直自发地晃动，”物理学家麦建辉说康奈尔大学的。
“电子晶体实际上有熔化的趋势，因为很难将电子保持在周期性模式。”
因此，制造维格纳晶体的尝试依赖于某种电子陷阱，例如强大的磁场或者单电子晶体管。 2018 年，麻省理工学院的科学家试图创造一种绝缘体，可能会相反产生了维格纳晶体，但他们的结果留下了解释的空间。
麻省理工学院的陷阱是这种结构被称为莫尔超晶格，其中两个二维网格以轻微扭曲的方式叠加，并出现更大的规则图案，如上例图所示。
现在，由物理学家杨旭领导的康奈尔团队使用了一种更有针对性的方法，他们自己的莫尔超晶格。 对于他们的两个半导体层，他们使用了哥伦比亚大学专门种植的二硫化钨（WS2）和二硒化钨（WSe2）。
当重叠时，这些层产生六边形图案，使团队能够控制任何特定莫尔条纹位置的平均电子占据率。
下一步是小心地将电子放置在晶格中的特定位置，通过计算来确定电子不同排列形成晶体的占据率。
最后的挑战是如何通过观察维格纳晶体或缺乏维格纳晶体来实际了解他们的预测是否正确。
“你需要达到合适的条件来制造电子晶体，同时它们也很脆弱，”麦说。
“你需要一种好方法来探测它们。你真的不想在探测它们时显着干扰它们。”
这个问题通过六方氮化硼绝缘层得到解决。 将光学传感器放置在非常靠近（但不接触）样品的位置，距离仅一纳米，并由氮化硼层隔开。 这可以防止传感器和样品之间的电耦合，同时保持足够的接近度以实现高检测灵敏度。
这种安排使团队能够干净地探测样本，并且他们进行了检测。 在莫尔超晶格内，电子排列成各种晶体结构，包括三角形维格纳晶体、条纹相和二聚体。
这一成就不仅对研究电子晶体具有影响。 这些发现证明了莫尔超晶格在量子物理研究中尚未开发的潜力。
《我们的学习》研究人员在论文中写道，“为使用莫尔超晶格模拟大量量子多体问题奠定了基础，这些问题由二维扩展哈伯德模型或具有长程电荷-电荷和交换相互作用的自旋模型描述。”
该研究发表于自然。
编者注（2020 年 11 月 13 日）：本文的早期版本错误地暗示这是第一次创建和观察维格纳晶体。 我们已更正此问题并对错误表示歉意。
