要使電子形成維格納晶體，物理學(xué)家似乎只需將它們冷卻下來(lái)。電子相互排斥，因此冷卻會(huì)降低它們的能量，并將它們凍結(jié)成晶格，就像水變成冰一樣。然而，冷電子遵循量子力學(xué)的奇異定律，它們的行為就像波一樣。波狀電子不是固定在一個(gè)整齊有序的網(wǎng)格中，而是傾向于四處晃動(dòng)并撞擊它們的鄰居。本來(lái)應(yīng)該是晶體的東西變成了一個(gè)更像水坑的東西。

研究小組觀察到，當(dāng)每一層中有特定數(shù)量的電子時(shí)，它們都神秘地靜止不動(dòng)。不知何故，半導(dǎo)體內(nèi)部的電子無(wú)法移動(dòng)，他們最終想起了維格納的觀點(diǎn)。維格納曾計(jì)算過(guò)，平面二維材料中的電子會(huì)呈現(xiàn)出一種類(lèi)似于完美覆蓋著三角形瓷磚的地板的模式。這種晶體會(huì)完全阻止電子的移動(dòng)。

在這些晶體中，每一層電子之間以及層與層之間的排斥力共同作用，使電子排列成維格納三角形網(wǎng)格，這些力足以阻止量子力學(xué)所預(yù)測(cè)的電子溢出和晃動(dòng)。但只有當(dāng)每一層的電子數(shù)量達(dá)到頂部和底部晶格排列一致時(shí)，這種行為才會(huì)發(fā)生：一層中較小的三角形必須完全填滿(mǎn)另一層中較大的三角形內(nèi)部的空間。

過(guò)去的實(shí)驗(yàn)也曾發(fā)現(xiàn)了維格納結(jié)晶的跡象，但新的研究提供了最直接的證據(jù)，因?yàn)樗捎昧艘环N新穎的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。研究人員用激光照射半導(dǎo)體層以產(chǎn)生一種稱(chēng)為激子的粒子狀實(shí)體，同時(shí)材料將反射或重新發(fā)射該光。通過(guò)分析光線(xiàn)，研究人員可以判斷激子是與普通的自由流動(dòng)電子相互作用，還是與維格納晶體中凍結(jié)的電子相互作用。