Nadprzewodność jest zjawiskiem fizycznym, w którym odporność elektryczna materiału spada do zera w pewnej temperaturze krytycznej. Teoria Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) jest skutecznym wyjaśnieniem, które opisuje nadprzewodność w większości materiałów. Wskazuje, że pary elektronowe Cooper powstają w sieci kryształowej w wystarczająco niskiej temperaturze i że nadprzewodność BCS wynika z ich kondensacji. Chociaż sam grafen jest doskonałym przewodnikiem elektrycznym, nie wykazuje nadprzewodnictwa BCS z powodu tłumienia interakcji elektron-fonon. Właśnie dlatego większość „dobrych” dyrygentów (takich jak złoto i miedź) są „złymi” nadprzewodnikami.
Naukowcy z Centrum Fizyki Teoretycznej Systemów złożonych (PC) w Institute of Basic Science (IBS, Korea Południowa) zgłosili nowy alternatywny mechanizm osiągania nadprzewodnictwa w grafenie. Osiągnęli ten wyczyn, proponując system hybrydowy złożony z grafenu i dwuwymiarowego kondensatu Bose-Einsteina (BEC). Badania zostały opublikowane w czasopiśmie 2D Materials.
System hybrydowy składający się z gazu elektronowego (górnej warstwy) w grafenie, oddzielonym od dwuwymiarowego kondensatu Bose-Einsteina, reprezentowanego przez pośredniczące ekscytony (warstwy niebieskie i czerwone). Elektrony i ekscytony w grafenie są sprzężone przez siłę kulombową.
(a) Zależność temperatury szczeliny nadprzewodzącej w procesie za pośrednictwem Bogolona z korektą temperatury (linia przerywana) i bez korekcji temperatury (linia ciągła). (B) Krytyczna temperatura przejścia nadprzewodniczego jako funkcja gęstości kondensatu dla interakcji za pośrednictwem Bogolonu z (czerwoną linią przerywaną) i bez (czarną linię ciągłą). Niebieska kropkowana linia pokazuje temperaturę przejścia BKT jako funkcję gęstości kondensatu.
Oprócz nadprzewodnictwa BEC jest kolejnym zjawiskiem, które występuje w niskich temperaturach. Jest to piąty stan materii po raz pierwszy przewidywany przez Einsteina w 1924 r. Powstawanie BEC występuje, gdy atomy o niskiej energii zbierają się i wchodzą w ten sam stan energetyczny, który jest dziedziną szeroko zakrojonych badań fizyki skondensowanej materii. Hybrydowy system Bose-Fermi zasadniczo reprezentuje interakcję warstwy elektronów z warstwą bozonów, takich jak pośrednich ekscytonów, polaronów ekscytonowych i tak dalej. Interakcja między cząstkami Bose i Fermi doprowadziła do różnych nowych i fascynujących zjawisk, które wzbudziły zainteresowanie obu stron. Widok podstawowy i zorientowany na aplikację.
W tej pracy naukowcy zgłosili nowy mechanizm nadprzewodzący w grafenie, który jest spowodowany interakcją między elektronami i „bogolonami”, a nie fononami w typowym systemie BCS. Bogolony lub quasipticles Bogoliubov to wzbudzenia w BEC, które mają pewne cechy cząstek. W niektórych zakresach parametrów mechanizm ten pozwala nadprzewodnikowi temperaturę krytyczną w grafenie osiągnąć nawet 70 Kelvin. Naukowcy opracowali również nową mikroskopową teorię BCS, która konkretnie koncentruje się na systemach opartych na nowym hybrydowym grafenie. Model, który zaproponowali, przewiduje również, że właściwości nadprzewodnicze mogą wzrosnąć wraz z temperaturą, co powoduje nie-monotoniczną zależność od temperatury odstępu nadprzewodnictwa.
Ponadto badania wykazały, że dyspersja grafenu DIRAC jest zachowana w tym schemacie za pośrednictwem Bogolona. Wskazuje to, że ten mechanizm nadprzewodzący obejmuje elektronom z rozproszeniem relatywistycznym, a zjawisko to nie zostało dobrze zbadane w fizyce skondensowanej.
Ta praca ujawnia inny sposób na osiągnięcie nadprzewodnictwa w wysokiej temperaturze. Jednocześnie, kontrolując właściwości kondensatu, możemy dostosować nadprzewodność grafenu. To pokazuje inny sposób kontrolowania nadprzewodzących urządzeń w przyszłości.
Czas po: 16-16-2021 
