Superledelse er et fysisk fenomen der den elektriske motstanden til et materiale synker til null ved en viss kritisk temperatur. Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) teorien er en effektiv forklaring, som beskriver superledelsen i de fleste materialer. Den påpeker at Cooper -elektronpar dannes i krystallgitteret ved en tilstrekkelig lav temperatur, og at BCS superledelse kommer fra kondensasjonen deres. Selv om grafen i seg selv er en utmerket elektrisk leder, viser den ikke BCS-superledelse på grunn av undertrykkelse av elektron-fonon-interaksjon. Dette er grunnen til at de fleste "gode" ledere (som gull og kobber) er "dårlige" superledere.
Forskere ved Center for Theoretical Physics of Complex Systems (PCS) ved Institute of Basic Science (IBS, Sør -Korea) rapporterte en ny alternativ mekanisme for å oppnå superledelse i grafen. De oppnådde denne bragden ved å foreslå et hybridsystem sammensatt av grafen og todimensjonal Bose-Einstein kondensat (BEC). Forskningen ble publisert i tidsskriftet 2D Materials.
Et hybridsystem bestående av elektrongass (topplag) i grafen, atskilt fra det todimensjonale Bose-Einstein-kondensatet, representert med indirekte eksitoner (blå og røde lag). Elektronene og eksitonene i grafen er koblet med Coulomb -kraft.
(a) Temperaturavhengigheten av det superledende gapet i den Bogolon-medierte prosessen med temperaturkorreksjon (stiplet linje) og uten temperaturkorreksjon (fast linje). (b) Den kritiske temperaturen for superledende overgang som en funksjon av kondensatetthet for Bogolon-medierte interaksjoner med (rød stiplet linje) og uten (svart fast linje) temperaturkorreksjon. Den blå stiplede linjen viser BKT -overgangstemperaturen som en funksjon av kondensattetthet.
I tillegg til superledelse, er BEC et annet fenomen som oppstår ved lave temperaturer. Det er den femte tilstanden av materie som først ble spådd av Einstein i 1924. Dannelsen av BEC oppstår når lavenergiatomer samles sammen og kommer inn i samme energitilstand, som er et felt med omfattende forskning innen fysikk av kondensert materie. Hybrid Bose-Fermi-systemet representerer i hovedsak interaksjonen mellom et lag med elektroner med et lag med bosoner, for eksempel indirekte eksitoner, exciton-polaroner og så videre. Samspillet mellom Bose og Fermi -partikler førte til en rekke nye og fascinerende fenomener, som vakte interessen til begge parter. Grunnleggende og applikasjonsorientert visning.
I dette arbeidet rapporterte forskerne en ny superledende mekanisme i grafen, noe som skyldes samspillet mellom elektroner og "bogoloner" i stedet for fononene i et typisk BCS -system. Bogolons eller Bogoliubov kvasipartikler er eksitasjoner i BEC, som har visse egenskaper ved partikler. Innenfor visse parameterområder lar denne mekanismen den superledende kritiske temperaturen i grafen nå så høyt som 70 Kelvin. Forskere har også utviklet en ny mikroskopisk BCS -teori som spesifikt fokuserer på systemer basert på ny hybridgrafen. Modellen de foreslo spår også at de superledende egenskapene kan øke med temperatur, noe som resulterer i en ikke-monoton temperaturavhengighet av det superledende gapet.
I tillegg har studier vist at Dirac-spredningen av grafen er bevart i dette Bogolon-medierte ordningen. Dette indikerer at denne superledende mekanismen involverer elektroner med relativistisk spredning, og dette fenomenet har ikke blitt godt utforsket i fysikk av kondensert materie.
Dette arbeidet avslører en annen måte å oppnå superledelse med høy temperatur. Samtidig, ved å kontrollere egenskapene til kondensatet, kan vi justere superledelsesiviteten til grafen. Dette viser en annen måte å kontrollere superledende enheter i fremtiden.
Post Time: Jul-16-2021 
