Суперпроводљивост је физичка појава у којој електрични отпор материјала пада на нулу на одређеној критичној температури.Бардин-Купер-Шриферова (БЦС) теорија је ефикасно објашњење, које описује суправодљивост у већини материјала.Истиче се да се парови Куперових електрона формирају у кристалној решетки на довољно ниској температури и да БЦС суперпроводљивост потиче од њихове кондензације.Иако је сам графен одличан електрични проводник, он не показује БЦС суперпроводљивост због супресије интеракције електрон-фонон.Због тога су већина "добрих" проводника (као што су злато и бакар) "лоши" суперпроводници.
Истраживачи из Центра за теоријску физику сложених система (ПЦС) на Институту за основне науке (ИБС, Јужна Кореја) објавили су нови алтернативни механизам за постизање суперпроводљивости у графену.Они су постигли овај подвиг предлажући хибридни систем састављен од графена и дводимензионалног Босе-Ајнштајн кондензата (БЕЦ).Истраживање је објављено у часопису 2Д Материалс.
Хибридни систем који се састоји од електронског гаса (горњи слој) у графену, одвојеног од дводимензионалног Босе-Ајнштајн кондензата, представљеног индиректним ексцитонима (плави и црвени слојеви).Електрони и екситони у графену су повезани Кулоновом силом.
(а) Температурна зависност суперпроводног јаза у процесу посредованом боголоном са корекцијом температуре (испрекидана линија) и без корекције температуре (пуна линија).(б) Критична температура суправодљивог прелаза као функција густине кондензата за интеракције посредоване боголоном са (црвена испрекидана линија) и без корекције температуре (црна пуна линија).Плава испрекидана линија приказује БКТ прелазну температуру као функцију густине кондензата.
Поред суперпроводљивости, БЕЦ је још један феномен који се јавља на ниским температурама.То је пето стање материје које је Ајнштајн први предвидео 1924. До формирања БЕЦ долази када се атоми ниске енергије окупе и уђу у исто енергетско стање, што је поље опсежног истраживања у физици кондензоване материје.Хибридни Босе-Ферми систем у суштини представља интеракцију слоја електрона са слојем бозона, као што су индиректни екситони, екситон-поларони и тако даље.Интеракција између Босе и Фермијевих честица довела је до разних нових и фасцинантних феномена, који су изазвали интересовање обе стране.Основни и апликацијски оријентисан поглед.
У овом раду, истраживачи су известили о новом суправодљивом механизму у графену, који је последица интеракције између електрона и "боголона", а не фонона у типичном БЦС систему.Боголонске или Богољубовске квазичестице су побуде у БЕЦ, које имају одређене карактеристике честица.У оквиру одређених опсега параметара, овај механизам омогућава да суперпроводна критична температура у графену достигне чак 70 Келвина.Истраживачи су такође развили нову микроскопску БЦС теорију која се посебно фокусира на системе засноване на новом хибридном графену.Модел који су предложили такође предвиђа да се суперпроводна својства могу повећати са температуром, што резултира немонотоном температурном зависношћу суперпроводног јаза.
Поред тога, студије су показале да је Дирацова дисперзија графена очувана у овој шеми посредованој боголоном.Ово указује да овај суправодљиви механизам укључује електроне са релативистичком дисперзијом, а овај феномен није добро истражен у физици кондензоване материје.
Овај рад открива још један начин за постизање високотемпературне суперпроводљивости.Истовремено, контролисањем својстава кондензата, можемо подесити суперпроводљивост графена.Ово показује још један начин контроле суперпроводних уређаја у будућности.
Време поста: 16. јул 2021 
