Superledivitet er et fysisk fænomen, hvor den elektriske modstand af et materiale falder til nul ved en bestemt kritisk temperatur. Bardeen-cooper-schrieffer (BCS) teori er en effektiv forklaring, der beskriver superledningsevnen i de fleste materialer. Det påpeger, at Cooper Electron -par dannes i krystalgitteret ved en tilstrækkelig lav temperatur, og at BCS -superledningsevnen kommer fra deres kondens. Selvom grafen i sig selv er en fremragende elektrisk leder, udviser den ikke BCS-superledningsevne på grund af undertrykkelse af elektron-fonon-interaktion. Dette er grunden til, at de fleste "gode" ledere (såsom guld og kobber) er "dårlige" superledere.
Forskere ved Center for Theoretical Physics of Complex Systems (PCS) ved Institute of Basic Science (IBS, Sydkorea) rapporterede om en ny alternativ mekanisme for at opnå superledelse i grafen. De opnåede denne bedrift ved at foreslå et hybridsystem sammensat af grafen og to-dimensionel bose-einstein kondensat (BEC). Forskningen blev offentliggjort i tidsskriftet 2D -materialer.
Et hybridsystem bestående af elektrongas (øverste lag) i grafen, adskilt fra det to-dimensionelle Bose-Einstein-kondensat, repræsenteret af indirekte excitoner (blå og røde lag). Elektroner og excitoner i grafen kobles af Coulomb -kraft.
(a) Temperaturafhængigheden af det superledende kløft i den bogolon-medierede proces med temperaturkorrektion (stiplet linje) og uden temperaturkorrektion (fast linje). (b) Den kritiske temperatur for superledende overgang som en funktion af kondensatdensitet for bogolon-medierede interaktioner med (rød stiplet linje) og uden (sort fast linje) temperaturkorrektion. Den blå stiplede linje viser BKT -overgangstemperaturen som en funktion af kondensatdensitet.
Foruden superledelse er BEC et andet fænomen, der forekommer ved lave temperaturer. Det er den femte stofstilstand, der først blev forudsagt af Einstein i 1924. Dannelsen af BEC forekommer, når atomer med lav energi samles og går ind i den samme energistat, som er et felt med omfattende forskning i kondenseret stoffysik. Hybrid Bose-Fermi-systemet repræsenterer i det væsentlige interaktionen af et lag af elektroner med et lag bosoner, såsom indirekte excitoner, exciton-polaroner og så videre. Interaktionen mellem Bose- og Fermi -partikler førte til en række nye og fascinerende fænomener, der vækkede begge parters interesse. Grundlæggende og applikationsorienteret visning.
I dette arbejde rapporterede forskerne en ny superledende mekanisme i grafen, som skyldes samspillet mellem elektroner og "bogoloner" snarere end fononerne i et typisk BCS -system. Bogoloner eller Bogoliubov -kvasipartikler er excitationer i BEC, som har visse egenskaber ved partikler. Inden for visse parameterområder tillader denne mekanisme den superledende kritiske temperatur i grafen at nå op til 70 Kelvin. Forskere har også udviklet en ny mikroskopisk BCS -teori, der specifikt fokuserer på systemer baseret på ny hybridgrafen. Modellen, de foreslog, forudsiger også, at de superledende egenskaber kan stige med temperaturen, hvilket resulterer i en ikke-monotonisk temperaturafhængighed af det superledende kløft.
Derudover har undersøgelser vist, at DIRAC-spredningen af grafen er bevaret i dette Bogolon-medierede skema. Dette indikerer, at denne superledende mekanisme involverer elektroner med relativistisk spredning, og dette fænomen er ikke blevet undersøgt godt i kondenseret stoffysik.
Dette arbejde afslører en anden måde at opnå høje temperatur superledningsevne på. På samme tid ved at kontrollere kondensatets egenskaber kan vi justere superledelse af grafen. Dette viser en anden måde at kontrollere superledende enheder i fremtiden.
Posttid: Jul-16-2021 
