A szupravezetés olyan fizikai jelenség, amelyben az anyag elektromos ellenállása egy bizonyos kritikus hőmérsékleten nullára csökken. A Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) elmélet hatékony magyarázat, amely leírja a legtöbb anyag szupravezető képességét. Rámutat arra, hogy a Cooper elektronpárok kialakulnak a kristályrácsban kellően alacsony hőmérsékleten, és hogy a BCS szupravezetőképessége kondenzációjukból származik. Noha maga a grafén kiváló elektromos vezető, az elektron-fonon kölcsönhatás elnyomásának köszönhetően nem mutat BCS szupravezetőképességét. Ez az oka annak, hogy a legtöbb „jó” vezető (például arany és réz) „rossz” szupravezető.
A Komplex rendszerek Elméleti Fizikájának (PC -k) Kutatói az Alaptudomány Intézetében (IBS, Dél -Korea) új alternatív mechanizmust jelentettek a grafén szupravezető képességének elérése érdekében. Ezt a feat-t úgy értek el, hogy grafénből és kétdimenziós Bose-Einstein kondenzátumból (BEC) állítottak be egy hibrid rendszert. A kutatást a Journal 2D Materials -ban tették közzé.
Egy hibrid rendszer, amely elektrongázból (felső rétegből) áll, grafénben, elválasztva a kétdimenziós Bose-Einstein kondenzátumtól, amelyet közvetett excitonok (kék és piros rétegek) képviselnek. A grafén elektronjait és excitonjait a Coulomb Force kapcsolja be.
a) A szupravezető rés hőmérsékleti függése a bogolon-mediált folyamatban hőmérséklet-korrekcióval (szaggatott vonal) és hőmérséklet-korrekció nélkül (folytonos vonal). (B) A szupravezető átmenet kritikus hőmérséklete a kondenzátum sűrűségének függvényében a bogolon-mediált kölcsönhatásokhoz (piros szaggatott vonal) és (fekete szilárd vonal) hőmérséklet-korrekcióval. A kék pontozott vonal a BKT átmeneti hőmérsékletét mutatja a kondenzátum sűrűségének függvényében.
A szupravezetés mellett a BEC egy másik jelenség, amely alacsony hőmérsékleten fordul elő. Ez az anyag ötödik állapota, amelyet Einstein először 1924-ben jósol. A BEC kialakulása akkor fordul elő, amikor az alacsony energiájú atomok összegyűlnek és ugyanazon energiaállapotba lépnek, amely a kondenzált anyag fizikájának kiterjedt kutatásának területe. A hibrid Bose-Fermi rendszer lényegében egy elektronréteg kölcsönhatását képviseli egy bozonréteggel, például közvetett excitonokkal, exciton-polaronokkal és így tovább. A Bose és a Fermi részecskék közötti kölcsönhatás számos új és lenyűgöző jelenséghez vezetett, amelyek mindkét fél érdeklődését keltették. Alapvető és alkalmazás-orientált nézet.
Ebben a munkában a kutatók egy új szupravezető mechanizmust jelentettek a grafénben, amely az elektronok és a „bogolonok” közötti kölcsönhatásnak köszönhető, nem pedig a fononok egy tipikus BCS rendszerben. A bogolonok vagy a Bogoliubov kvasipartikák olyan gerjesztések, amelyekben a részecskék bizonyos jellemzői vannak. Bizonyos paramétertartományokon belül ez a mechanizmus lehetővé teszi a grafén szupravezető kritikus hőmérsékletének elérését, akár 70 Kelvin -t is. A kutatók egy új mikroszkópos BCS elméletet is kifejlesztettek, amely kifejezetten az új hibrid grafén alapú rendszerekre összpontosít. Az általuk javasolt modell azt is jósolja, hogy a szupravezető tulajdonságok növekedhetnek a hőmérsékleten, ami a szupravezető rés nem monoton hőmérsékleti függőségét eredményezi.
Ezenkívül a tanulmányok kimutatták, hogy a grafén Dirac-diszperziója megőrzi ezt a Bogolon-mediált sémát. Ez azt jelzi, hogy ez a szupravezető mechanizmus relativista diszperzióval rendelkező elektronokat foglal magában, és ezt a jelenséget nem fedezték fel jól a kondenzált anyag fizikájában.
Ez a munka felfedi a magas hőmérsékletű szupravezetőképesség elérésének egy másik módját. Ugyanakkor a kondenzátum tulajdonságainak szabályozásával beállíthatjuk a grafén szupravezetőképességét. Ez megmutatja a szupravezető eszközök jövőbeni ellenőrzésének másik módját.
A postai idő: július 16-2021 
