Суперпроводљивост је физички феномен у коме електрични отпор материјала пада на нулу на одређеној критичној температури. Бардин-Купер-Шриферова (БКШ) теорија је ефикасно објашњење које описује суперпроводљивост у већини материјала. Она истиче да се Куперов електронски парови формирају у кристалној решетки на довољно ниској температури и да БКШ суперпроводљивост потиче од њихове кондензације. Иако је сам графен одличан електрични проводник, он не показује БКШ суперпроводљивост због сузбијања електрон-фононске интеракције. Због тога је већина „добрих“ проводника (као што су злато и бакар) „лоши“ суперпроводници.
Истраживачи у Центру за теоријску физику комплексних система (PCS) на Институту за основне науке (IBS, Јужна Кореја) известили су о новом алтернативном механизму за постизање суперпроводљивости у графену. Овај подвиг су постигли предлажући хибридни систем састављен од графена и дводимензионалног Бозе-Ајнштајновог кондензата (BEC). Истраживање је објављено у часопису 2D Materials.
Хибридни систем који се састоји од електронског гаса (горњи слој) у графену, одвојеног од дводимензионалног Бозе-Ајнштајновог кондензата, представљеног индиректним екситонима (плави и црвени слојеви). Електрони и екситони у графену су спрегнути Кулоновом силом.
(а) Зависност суперпроводног процепа од температуре у процесу посредованом боголоном са корекцијом температуре (испрекидана линија) и без корекције температуре (пуна линија). (б) Критична температура суперпроводног прелаза као функција густине кондензата за интеракције посредоване боголоном са (црвена испрекидана линија) и без (црна пуна линија) корекције температуре. Плава испрекидана линија приказује температуру БКТ прелаза као функцију густине кондензата.
Поред суперпроводљивости, БЕК је још један феномен који се јавља на ниским температурама. То је пето стање материје које је први предвидео Ајнштајн 1924. године. Формирање БЕК-а се дешава када се атоми ниске енергије окупе и уђу у исто енергетско стање, што је област опсежног истраживања у физици кондензоване материје. Хибридни Бозе-Фермијев систем у суштини представља интеракцију слоја електрона са слојем бозона, као што су индиректни екситони, екситон-поларони итд. Интеракција између Бозеових и Фермијевих честица довела је до разних нових и фасцинантних феномена, који су изазвали интересовање обе стране. Основни и применски оријентисан поглед.
У овом раду, истраживачи су известили о новом суперпроводном механизму у графену, који је последица интеракције између електрона и „боголона“, а не фонона у типичном БЦС систему. Боголони или Богољубовљеве квазичестице су побуђења у БЦС-у, која имају одређене карактеристике честица. Унутар одређених опсега параметара, овај механизам омогућава да критична температура суперпроводљивости 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 повећавати са температуром, што резултира немонотоном температурском зависношћу суперпроводног јаза.
Поред тога, студије су показале да је Диракова дисперзија графена очувана у овој шеми посредованој боголонима. Ово указује на то да овај суперпроводни механизам укључује електроне са релативистичком дисперзијом, а овај феномен није добро истражен у физици кондензоване материје.
Овај рад открива још један начин за постизање суперпроводљивости на високим температурама. Истовремено, контролисањем својстава кондензата можемо подесити суперпроводљивост графена. Ово показује још један начин за контролу суперпроводљивих уређаја у будућности.
Време објаве: 16. јул 2021. 
