Superprovodljivost je fizički fenomen u kojem električni otpor materijala pada na nulu na određenoj kritičnoj temperaturi.Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) teorija je efikasno objašnjenje, koje opisuje supravodljivost u većini materijala.Ističe se da se parovi Cooperovih elektrona formiraju u kristalnoj rešetki na dovoljno niskoj temperaturi i da BCS supravodljivost dolazi od njihove kondenzacije.Iako je grafen sam po sebi odličan električni provodnik, on ne pokazuje BCS supravodljivost zbog supresije interakcije elektron-fonon.Zbog toga su većina “dobrih” provodnika (kao što su zlato i bakar) “loši” supraprovodnici.
Istraživači iz Centra za teorijsku fiziku složenih sistema (PCS) na Institutu za osnovne nauke (IBS, Južna Koreja) objavili su novi alternativni mehanizam za postizanje superprovodljivosti u grafenu.Ovo su postigli tako što su predložili hibridni sistem sastavljen od grafena i dvodimenzionalnog Bose-Einstein kondenzata (BEC).Istraživanje je objavljeno u časopisu 2D Materials.
Hibridni sistem koji se sastoji od elektronskog gasa (gornji sloj) u grafenu, odvojenog od dvodimenzionalnog Bose-Einstein kondenzata, predstavljenog indirektnim ekscitonima (plavi i crveni slojevi).Elektroni i eksitoni u grafenu su povezani Kulonovom silom.
(a) Temperaturna zavisnost supravodljivog jaza u procesu posredovanom bogolonom sa temperaturnom korekcijom (isprekidana linija) i bez korekcije temperature (puna linija).(b) Kritična temperatura supravodljivog prelaza kao funkcija gustine kondenzata za interakcije posredovane bogolonom sa (crvena isprekidana linija) i bez (crna puna linija) korekcijom temperature.Plava isprekidana linija prikazuje BKT prelaznu temperaturu kao funkciju gustine kondenzata.
Pored supravodljivosti, BEC je još jedan fenomen koji se javlja na niskim temperaturama.To je peto stanje materije koje je prvi predvidio Ajnštajn 1924. Do formiranja BEC dolazi kada se atomi niske energije skupe i uđu u isto energetsko stanje, što je polje opsežnog istraživanja u fizici kondenzovane materije.Hibridni Bose-Fermi sistem u suštini predstavlja interakciju sloja elektrona sa slojem bozona, kao što su indirektni eksitoni, eksiton-polaroni i tako dalje.Interakcija između Bose i Fermijevih čestica dovela je do niza novih i fascinantnih fenomena, koji su izazvali interesovanje obe strane.Osnovni i aplikacijski orijentisan pogled.
U ovom radu, istraživači su izvijestili o novom supravodljivom mehanizmu u grafenu, koji je posljedica interakcije između elektrona i "bogolona", a ne fonona u tipičnom BCS sistemu.Bogolonove ili Bogoliubove kvazičestice su pobude u BEC-u, koje imaju određene karakteristike čestica.Unutar određenih raspona parametara, ovaj mehanizam omogućava da supravodljiva kritična temperatura u grafenu dostigne čak 70 Kelvina.Istraživači su također razvili novu mikroskopsku BCS teoriju koja se posebno fokusira na sisteme zasnovane na novom hibridnom grafenu.Model koji su predložili također predviđa da se supravodljiva svojstva mogu povećati s temperaturom, što rezultira nemonotonom temperaturnom ovisnošću supravodljivog jaza.
Osim toga, studije su pokazale da je Diracova disperzija grafena očuvana u ovoj šemi posredovanoj bogolonom.Ovo ukazuje da ovaj supravodljivi mehanizam uključuje elektrone s relativističkom disperzijom, a ovaj fenomen nije dobro istražen u fizici kondenzirane materije.
Ovaj rad otkriva još jedan način postizanja visokotemperaturne supravodljivosti.Istovremeno, kontrolom svojstava kondenzata, možemo podesiti supravodljivost grafena.Ovo pokazuje još jedan način kontrole supravodljivih uređaja u budućnosti.
Vrijeme objave: Jul-16-2021 
