Superprevodnost je fizični pojav, v katerem električna odpornost materiala pri določeni kritični temperaturi pade na nič. Teorija Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) je učinkovita razlaga, ki opisuje superprevodnost v večini materialov. Poudarja, da se pari Cooper Electron oblikujejo v kristalni rešetki pri dovolj nizki temperaturi in da superprevodnost BCS izvira iz njihove kondenzacije. Čeprav je sam Graphene odličen električni vodnik, ne kaže superprevodnosti BCS zaradi zatiranja interakcije z elektronom-fononom. Zato je večina "dobrih" dirigentov (na primer zlata in bakra) "slabi" superprevodniki.
Raziskovalci Centra za teoretično fiziko zapletenih sistemov (PCS) na Inštitutu za osnovno znanost (IBS, Južna Koreja) so poročali o novem alternativnem mehanizmu za doseganje superprevodnosti v grafenu. Ta podvig so dosegli tako, da so predlagali hibridni sistem, sestavljen iz grafena in dvodimenzionalnega Bose-Einsteinskega kondenzata (BEC). Raziskava je bila objavljena v reviji 2D gradiva.
Hibridni sistem, sestavljen iz elektronskega plina (zgornja plast) v grafenu, ločen od dvodimenzionalnega Bose-Einsteinovega kondenzata, ki ga predstavljajo posredni ekscitoni (modri in rdeči plasti). Elektroni in ekscitoni v grafenu so povezani s kulombsko silo.
(a) Temperaturna odvisnost superprevodne vrzeli v procesu, ki ga posreduje bogolon, s korekcijo temperature (črtkana črta) in brez temperaturne korekcije (trdna črta). (b) Kritična temperatura superprevodnega prehoda kot funkcije gostote kondenzata za interakcije, ki jih posreduje bogolona, z (rdečo črtkano črto) in brez (črna trdna črta) temperaturna korekcija. Modra pikčasta črta prikazuje temperaturo prehoda BKT kot funkcijo gostote kondenzata.
Poleg superprevodnosti je BEC še en pojav, ki se pojavi pri nizkih temperaturah. To je peto stanje materije, ki jo je Einstein prvič napovedal leta 1924. Oblikovanje BEC se pojavi, ko se zbirajo nizkoenergijski atomi in vstopijo v isto energetsko stanje, ki je področje obsežnih raziskav v fiziki zgoščene snovi. Hibridni sistem Bose-Fermi v bistvu predstavlja interakcijo plasti elektronov s plastjo bozonov, kot so posredni ekscitoni, eksciton-polaroni ipd. Interakcija med delci Bose in Fermi je privedla do različnih novih in očarljivih pojavov, kar je vzbudilo zanimanje obeh strank. Osnovni in aplikacijsko usmerjen pogled.
V tem delu so raziskovalci poročali o novem mehanizmu superprevodnega mehanizma v grafenu, ki je posledica interakcije med elektroni in "bogoloni", ne pa fononov v tipičnem sistemu BCS. Bogoloni ali Bogoliubov kvazipartili so vzbujanja v BEC, ki imajo določene značilnosti delcev. V določenih območjih parametrov ta mehanizem omogoča, da se superprevodna kritična temperatura v grafenu doseže kar 70 Kelvinov. Raziskovalci so razvili tudi novo mikroskopsko teorijo BCS, ki se posebej osredotoča na sisteme, ki temeljijo na novem hibridnem grafenu. Model, ki so ga predlagali, prav tako napoveduje, da se lahko superprevodne lastnosti zvišajo s temperaturo, kar ima za posledico nemonotono temperaturno odvisnost od superprevodne vrzeli.
Poleg tega so študije pokazale, da je v tej shemi, ki jo posreduje Bogolon, ohranjena disperzija grafena. To kaže, da ta superprevodni mehanizem vključuje elektrone z relativistično disperzijo in ta pojav ni bil dobro raziskan v fiziki kondenzirane snovi.
To delo razkriva drug način za doseganje visokotemperaturne superprevodnosti. Hkrati z nadzorom lastnosti kondenzata lahko prilagodimo superprevodnost grafena. To kaže na drug način za nadzor nadprevodnih naprav v prihodnosti.
Čas objave: julij-16-2021 
