Superprovodljivost je fizički fenomen u kojem električni otpor materijala pada na nulu na određenoj kritičnoj temperaturi. Teorija Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) učinkovito je objašnjenje koje opisuje supravodljivost u većini materijala. To ističe da su Cooper Electron parovi formirani u kristalnoj rešetki na dovoljno niskoj temperaturi i da BCS supervojivost dolazi iz njihove kondenzacije. Iako je sam grafen izvrstan električni vodič, on ne pokazuje su superprovodnosti BCS-a zbog suzbijanja interakcije elektron-fonona. Zbog toga je većina "dobrih" vodiča (poput zlata i bakra) "loši" superprevodnici.
Istraživači iz Centra za teorijsku fiziku složenih sustava (PCS) na Institutu za osnovnu znanost (IBS, Južna Koreja) izvijestili su o novom alternativnom mehanizmu za postizanje superprovodljivosti u grafenu. Ovaj su podvig postigli predlažući hibridni sustav sastavljen od grafena i dvodimenzionalnog Bose-Einstein kondenzata (BEC). Istraživanje je objavljeno u časopisu 2D Materials.
Hibridni sustav koji se sastoji od elektronskog plina (gornjeg sloja) u grafenu, odvojen od dvodimenzionalnog Bose-Einstein kondenzata, predstavljen neizravnim ekscitonima (plavi i crveni slojevi). Elektroni i ekscitoni u grafenu spojeni su Coulomb silom.
(a) Temperaturna ovisnost superprevodnog razmaka u procesu posredovanom Bogolonom s korekcijom temperature (isprekidana linija) i bez korekcije temperature (kruta linija). (B) Kritična temperatura superprevodnog prijelaza kao funkcije gustoće kondenzata za interakcije posredovane bogolonom s (crvenom isprekidanom linijom) i bez (crne krute linije) korekcije temperature. Plava isprekidana linija prikazuje temperaturu Bkt prijelaza kao funkciju gustoće kondenzata.
Osim superprovodljivosti, BEC je još jedan fenomen koji se javlja na niskim temperaturama. To je peto stanje materije koje je Einstein predvidio 1924. godine. Formiranje BEC-a nastaje kada se niskoenergetski atomi okupljaju i uđu u isto energetsko stanje, što je polje opsežnog istraživanja fizike kondenzirane materije. Hibridni Bose-Fermi sustav u osnovi predstavlja interakciju sloja elektrona sa slojem bozona, poput neizravnih ekscitona, polarona ekscitona i tako dalje. Interakcija između Bose i Fermijevih čestica dovela je do različitih novih i fascinantnih pojava, što je izazvalo zanimanje obje strane. Osnovni i primjena orijentiran prikaz.
U ovom radu, istraživači su izvijestili o novom mehanizmu superprevoza u grafenu, što je posljedica interakcije između elektrona i "bogolona", a ne fonona u tipičnom BCS sustavu. Bogoloni ili Bogoliubov kvazipartike su uzbuđenja u BEC -u, koje imaju određene karakteristike čestica. Unutar određenih raspona parametara, ovaj mehanizam omogućava da superprevodna kritična temperatura u grafenu dosegne čak 70 Kelvina. Istraživači su također razvili novu mikroskopsku BCS teoriju koja se posebno fokusira na sustave temeljene na novom hibridnom grafenu. Model koji su predložili također predviđaju da se superprevodna svojstva mogu povećati s temperaturom, što rezultira ne-monotonom temperaturnom ovisnošću superprevodnog jaza.
Osim toga, studije su pokazale da je Dirakova disperzija grafena sačuvana u ovoj shemi posredovanoj bogolonom. To ukazuje da ovaj mehanizam za superprevod uključuje elektrone s relativističkom disperzijom, a ovaj fenomen nije dobro istražen u fizici kondenzirane materije.
Ovaj rad otkriva još jedan način postizanja visokotemperaturne superprovodljivosti. Istodobno, kontrolirajući svojstva kondenzata, možemo prilagoditi superprevodu grafena. To pokazuje drugi način kontrole uređaja za supertnacije u budućnosti.
Post Vrijeme: srpnja-16-2021 
