Supraconductivitatea este un fenomen fizic în care rezistența electrică a unui material scade la zero la o anumită temperatură critică.Teoria Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) este o explicație eficientă, care descrie supraconductivitatea în majoritatea materialelor.Se subliniază că perechile de electroni Cooper se formează în rețeaua cristalină la o temperatură suficient de scăzută și că supraconductivitatea BCS provine din condensarea lor.Deși grafenul în sine este un conductor electric excelent, nu prezintă supraconductivitate BCS datorită suprimării interacțiunii electron-fonon.Acesta este motivul pentru care majoritatea conductorilor „bune” (cum ar fi aurul și cuprul) sunt supraconductori „răi”.
Cercetătorii de la Centrul pentru Fizica Teoretică a Sistemelor Complexe (PCS) de la Institutul de Științe de bază (IBS, Coreea de Sud) au raportat un nou mecanism alternativ pentru a obține supraconductivitate în grafen.Ei au realizat această performanță propunând un sistem hibrid compus din grafen și condensat bidimensional Bose-Einstein (BEC).Cercetarea a fost publicată în jurnalul 2D Materials.
Un sistem hibrid format din gaz de electroni (stratul superior) în grafen, separat de condensatul bidimensional Bose-Einstein, reprezentat de excitoni indirecti (straturi albastre și roșii).Electronii și excitonii din grafen sunt cuplați de forța Coulomb.
(a) Dependența de temperatură a golului supraconductor în procesul mediat de bogolon cu corecție de temperatură (linie întreruptă) și fără corecție de temperatură (linie continuă).(b) Temperatura critică a tranziției supraconductoare în funcție de densitatea condensatului pentru interacțiunile mediate de bogolon cu (linia punctată roșie) și fără (linia continuă neagră) corecția temperaturii.Linia punctată albastră arată temperatura de tranziție BKT în funcție de densitatea condensului.
Pe lângă supraconductivitate, BEC este un alt fenomen care are loc la temperaturi scăzute.Este a cincea stare a materiei prezisă pentru prima dată de Einstein în 1924. Formarea BEC are loc atunci când atomii cu energie scăzută se adună împreună și intră în aceeași stare de energie, care este un domeniu de cercetare extinsă în fizica materiei condensate.Sistemul hibrid Bose-Fermi reprezintă în esență interacțiunea unui strat de electroni cu un strat de bosoni, cum ar fi excitonii indirecti, excitonii-polaroni și așa mai departe.Interacțiunea dintre particulele Bose și Fermi a condus la o varietate de fenomene noi și fascinante, care au stârnit interesul ambelor părți.Vedere de bază și orientată spre aplicație.
În această lucrare, cercetătorii au raportat un nou mecanism supraconductor în grafen, care se datorează interacțiunii dintre electroni și „bogoloni”, mai degrabă decât fononii dintr-un sistem BCS tipic.Bogolonii sau cvasiparticulele Bogooliubov sunt excitații în BEC, care au anumite caracteristici ale particulelor.În anumite intervale de parametri, acest mecanism permite temperaturii critice supraconductoare din grafen să ajungă până la 70 Kelvin.Cercetătorii au dezvoltat, de asemenea, o nouă teorie microscopică BCS care se concentrează în mod special pe sisteme bazate pe noul grafen hibrid.Modelul propus de ei prezice, de asemenea, că proprietățile supraconductoare pot crește odată cu temperatura, rezultând o dependență nemonotonă de temperatură a decalajului supraconductor.
În plus, studiile au arătat că dispersia Dirac a grafenului este păstrată în această schemă mediată de bogolon.Acest lucru indică faptul că acest mecanism supraconductor implică electroni cu dispersie relativistă, iar acest fenomen nu a fost bine explorat în fizica materiei condensate.
Această lucrare dezvăluie o altă modalitate de a obține supraconductivitate la temperatură ridicată.În același timp, controlând proprietățile condensului, putem ajusta supraconductibilitatea grafenului.Aceasta arată o altă modalitate de a controla dispozitivele supraconductoare în viitor.
Ora postării: 16-iul-2021 
