Superconductivity adalah fenomena fizikal di mana rintangan elektrik bahan jatuh ke sifar pada suhu kritikal tertentu. Teori Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) adalah penjelasan yang berkesan, yang menggambarkan superkonduktiviti dalam kebanyakan bahan. Ia menunjukkan bahawa pasangan elektron Cooper dibentuk dalam kisi kristal pada suhu yang cukup rendah, dan superkonduktiviti BCS berasal dari pemeluwapan mereka. Walaupun graphene itu sendiri adalah konduktor elektrik yang sangat baik, ia tidak mempamerkan superkonduktiviti BCS kerana penindasan interaksi elektron-phonon. Inilah sebabnya konduktor yang paling "baik" (seperti emas dan tembaga) adalah superkonduktor "buruk".
Penyelidik di Pusat Fizik Teoritis Sistem Kompleks (PCS) di Institut Sains Asas (IBS, Korea Selatan) melaporkan mekanisme alternatif baru untuk mencapai superkonduktiviti dalam graphene. Mereka mencapai prestasi ini dengan mencadangkan sistem hibrid yang terdiri daripada graphene dan dua dimensi Bose-Einstein Condensate (BEC). Penyelidikan ini diterbitkan dalam Jurnal 2D Bahan.
Sistem hibrid yang terdiri daripada gas elektron (lapisan atas) dalam graphene, dipisahkan dari kondensat Bose-Einstein dua dimensi, yang diwakili oleh excitons tidak langsung (lapisan biru dan merah). Elektron dan excitons dalam graphene digabungkan dengan daya Coulomb.
(a) Ketergantungan suhu jurang superconducting dalam proses bogolon-mediated dengan pembetulan suhu (garis putus-putus) dan tanpa pembetulan suhu (garis pepejal). (b) Suhu kritikal peralihan superconducting sebagai fungsi ketumpatan kondensat untuk interaksi bogolon-mediated dengan (garis putus-putus merah) dan tanpa pembetulan suhu (garis pepejal hitam). Garis bertitik biru menunjukkan suhu peralihan BKT sebagai fungsi ketumpatan kondensat.
Sebagai tambahan kepada superkonduktiviti, BEC adalah satu lagi fenomena yang berlaku pada suhu rendah. Ia adalah keadaan kelima perkara yang pertama kali diramalkan oleh Einstein pada tahun 1924. Pembentukan BEC berlaku apabila atom tenaga rendah berkumpul bersama dan memasuki keadaan tenaga yang sama, yang merupakan bidang penyelidikan yang luas dalam fizik bahan pekat. Sistem Bose-Fermi hibrid pada dasarnya mewakili interaksi lapisan elektron dengan lapisan boson, seperti excitons tidak langsung, polaron exciton, dan sebagainya. Interaksi antara zarah Bose dan Fermi membawa kepada pelbagai fenomena novel dan menarik, yang menimbulkan kepentingan kedua -dua pihak. Pandangan asas dan berorientasikan aplikasi.
Dalam kerja ini, para penyelidik melaporkan mekanisme superconducting baru dalam graphene, yang disebabkan oleh interaksi antara elektron dan "bogolon" dan bukannya fonon dalam sistem BCS biasa. Bogolon atau bogoliubov quasiparticles adalah penggambaran di BEC, yang mempunyai ciri -ciri tertentu zarah. Dalam julat parameter tertentu, mekanisme ini membolehkan suhu kritikal superconducting dalam graphene mencapai setinggi 70 Kelvin. Penyelidik juga telah membangunkan teori BCS mikroskopik baru yang secara khusus memberi tumpuan kepada sistem berdasarkan graphene hibrid baru. Model yang mereka cadangkan juga meramalkan bahawa sifat superconducting dapat meningkat dengan suhu, mengakibatkan pergantungan suhu bukan monotonik dari jurang superconducting.
Di samping itu, kajian telah menunjukkan bahawa penyebaran graphene Dirac dipelihara dalam skim bogolon-mediated ini. Ini menunjukkan bahawa mekanisme superconducting ini melibatkan elektron dengan penyebaran relativistik, dan fenomena ini belum diterokai dengan baik dalam fizik bahan pekat.
Kerja ini mendedahkan cara lain untuk mencapai superkonduktiviti suhu tinggi. Pada masa yang sama, dengan mengawal sifat -sifat kondensat, kita boleh menyesuaikan superkonduktiviti graphene. Ini menunjukkan cara lain untuk mengawal peranti superconducting pada masa akan datang.
Masa Post: Jul-16-2021 
