Ang superconductivity ay isang pisikal na kababalaghan kung saan ang electrical resistance ng isang materyal ay bumaba sa zero sa isang partikular na kritikal na temperatura.Ang teorya ng Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) ay isang epektibong paliwanag, na naglalarawan ng superconductivity sa karamihan ng mga materyales.Itinuturo nito na ang mga pares ng elektron ng Cooper ay nabuo sa kristal na sala-sala sa isang sapat na mababang temperatura, at na ang superconductivity ng BCS ay nagmumula sa kanilang condensation.Bagaman ang graphene mismo ay isang mahusay na konduktor ng kuryente, hindi ito nagpapakita ng superconductivity ng BCS dahil sa pagsugpo sa pakikipag-ugnayan ng electron-phonon.Ito ang dahilan kung bakit karamihan sa mga "magandang" conductor (tulad ng ginto at tanso) ay "masamang" superconductor.
Ang mga mananaliksik sa Center for Theoretical Physics of Complex Systems (PCS) sa Institute of Basic Science (IBS, South Korea) ay nag-ulat ng isang bagong alternatibong mekanismo upang makamit ang superconductivity sa graphene.Nakamit nila ang gawaing ito sa pamamagitan ng pagmumungkahi ng hybrid system na binubuo ng graphene at two-dimensional na Bose-Einstein condensate (BEC).Ang pananaliksik ay nai-publish sa journal 2D Materials.
Isang hybrid system na binubuo ng electron gas (top layer) sa graphene, na hiwalay sa two-dimensional na Bose-Einstein condensate, na kinakatawan ng mga indirect excitons (asul at pulang layer).Ang mga electron at exciton sa graphene ay pinagsama ng puwersa ng Coulomb.
(a) Ang pagdepende sa temperatura ng superconducting gap sa bogolon-mediated na proseso na may pagwawasto ng temperatura (dashed line) at walang pagwawasto ng temperatura (solid line).(b) Ang kritikal na temperatura ng superconducting transition bilang isang function ng condensate density para sa bogolon-mediated na pakikipag-ugnayan sa (red dashed line) at walang (black solid line) na pagwawasto ng temperatura.Ipinapakita ng asul na tuldok na linya ang temperatura ng paglipat ng BKT bilang isang function ng condensate density.
Bilang karagdagan sa superconductivity, ang BEC ay isa pang kababalaghan na nangyayari sa mababang temperatura.Ito ang ikalimang estado ng matter na unang hinulaang ni Einstein noong 1924. Ang pagbuo ng BEC ay nangyayari kapag ang mga low-energy na atoms ay nagtitipon at pumasok sa parehong energy state, na isang larangan ng malawak na pananaliksik sa condensed matter physics.Ang hybrid na Bose-Fermi system ay mahalagang kumakatawan sa pakikipag-ugnayan ng isang layer ng mga electron na may isang layer ng boson, tulad ng mga hindi direktang exciton, exciton-polarons, at iba pa.Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ng Bose at Fermi ay humantong sa iba't ibang nobela at kamangha-manghang mga phenomena, na pumukaw sa interes ng parehong partido.Basic at application-oriented na view.
Sa gawaing ito, iniulat ng mga mananaliksik ang isang bagong mekanismo ng superconducting sa graphene, na dahil sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga electron at "bogolons" kaysa sa mga phonon sa isang tipikal na sistema ng BCS.Ang mga Bogolon o Bogoliubov quasiparticle ay mga excitations sa BEC, na may ilang mga katangian ng mga particle.Sa loob ng ilang partikular na hanay ng parameter, pinapayagan ng mekanismong ito ang superconducting na kritikal na temperatura sa graphene na umabot ng kasing taas ng 70 Kelvin.Ang mga mananaliksik ay nakabuo din ng bagong mikroskopiko na teorya ng BCS na partikular na nakatutok sa mga system batay sa bagong hybrid na graphene.Ang modelo na kanilang iminungkahi ay hinuhulaan din na ang mga superconducting na katangian ay maaaring tumaas sa temperatura, na nagreresulta sa isang hindi monotonic na pagdepende sa temperatura ng superconducting gap.
Bilang karagdagan, ipinakita ng mga pag-aaral na ang Dirac dispersion ng graphene ay napanatili sa bogolon-mediated scheme na ito.Ito ay nagpapahiwatig na ang superconducting na mekanismo na ito ay nagsasangkot ng mga electron na may relativistic dispersion, at ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi mahusay na ginalugad sa condensed matter physics.
Ang gawaing ito ay nagpapakita ng isa pang paraan upang makamit ang mataas na temperatura na superconductivity.Kasabay nito, sa pamamagitan ng pagkontrol sa mga katangian ng condensate, maaari nating ayusin ang superconductivity ng graphene.Nagpapakita ito ng isa pang paraan upang makontrol ang mga superconducting device sa hinaharap.
Oras ng post: Hul-16-2021 
