科学家们很长一段时间无法获得分子电子冰的图像，因为所使用的技术破坏了研究对象。证明电子晶体存在的同一小组提出了一种修改扫描电子显微镜的方法，并获得了维格纳分子的第一张图像。
电子通常在材料中移动得非常快，以至于它们不会与任何东西形成键。 20 世纪 30 年代，物理学家尤金·维格纳 (Eugene Wigner) 预测，电子可以在低密度和低温度下静止，形成“电子冰”，又称维格纳晶体。
2021年，在美国伯克利，王峰和迈克尔·克罗米领导的研究小组证明了这种电子晶体的存在。现在，这些科学家已经获得了固体电子体(分子维格纳晶体)的新量子相的图像。科学工作的结果发表在《科学》杂志上。
传统的维格纳晶体形成电子有序排列的蜂窝状结构。分子维格纳晶体由人造“分子”创建高度有序的结构，每个分子由两个或多个电子组成。
多年来，科学家们一直试图获得分子维格纳晶体的直接图像。这被证明是具有挑战性的，因为分子电子冰在尝试成像时被破坏了。可用于获得所需图像的扫描隧道显微镜(STM)的尖端破坏了材料的电子构型。
在一项新研究中，劳伦斯伯克利国家实验室的科学家解决了这个问题。他们开发了一种方法，可以最大限度地减少 STM 尖端产生的电场。通过这种修改，研究人员能够去除分子维格纳晶体的精致电子结构。
在实验中，科学家们开发了一种称为扭曲二硫化钨(tWS2)莫尔型超晶格的纳米材料。他们首先创建了双层二硫化钨 (WS2)，各层以 58 度的旋转角堆叠在一起。然后将它们放置在 49 纳米厚的六方氮化硼 (hBN) 和石墨栅极上。
物理学家利用他们的 STM 技术发现，用电子掺杂 tWS2 超晶格后，每个 10 纳米宽的单元只填充了两个或三个电子。结果，这些填充的晶胞在整个超晶格中形成了莫尔型电子分子阵列，从而形成了分子维格纳晶体。
“低温以及 tWS2 超晶格产生的能量势能局部捕获电子，”Wang 解释道。
展望未来，Wang、Crommie 和他们的团队计划使用他们的 STM 技术更深入地研究这种新的量子相，并寻找它可以开辟的可能应用。
