Ang superconductivity ay isang pisikal na penomeno kung saan ang electrical resistance ng isang materyal ay bumababa sa zero sa isang partikular na kritikal na temperatura. Ang teorya ng Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) ay isang epektibong paliwanag, na naglalarawan sa superconductivity sa karamihan ng mga materyales. Itinuturo nito na ang mga pares ng electron ng Cooper ay nabubuo sa crystal lattice sa isang sapat na mababang temperatura, at ang BCS superconductivity ay nagmumula sa kanilang condensation. Bagama't ang graphene mismo ay isang mahusay na electrical conductor, hindi ito nagpapakita ng BCS superconductivity dahil sa pagsugpo sa electron-phonon interaction. Ito ang dahilan kung bakit karamihan sa mga "mabuting" konduktor (tulad ng ginto at tanso) ay "masamang" superconductor.
Iniulat ng mga mananaliksik sa Center for Theoretical Physics of Complex Systems (PCS) sa Institute of Basic Science (IBS, South Korea) ang isang bagong alternatibong mekanismo upang makamit ang superconductivity sa graphene. Nakamit nila ang gawaing ito sa pamamagitan ng pagmumungkahi ng isang hybrid system na binubuo ng graphene at two-dimensional Bose-Einstein condensate (BEC). Ang pananaliksik ay inilathala sa journal na 2D Materials.
Isang hybrid system na binubuo ng electron gas (itaas na patong) sa graphene, na nakahiwalay mula sa two-dimensional na Bose-Einstein condensate, na kinakatawan ng mga indirect exciton (asul at pulang patong). Ang mga electron at exciton sa graphene ay pinagdugtong ng Coulomb force.
(a) Ang pagdepende sa temperatura ng superconducting gap sa prosesong pinapamagitan ng bogolon na may pagwawasto ng temperatura (putol-putol na linya) at walang pagwawasto ng temperatura (solidong linya). (b) Ang kritikal na temperatura ng superconducting transition bilang isang function ng condensate density para sa mga interaksyon na pinapamagitan ng bogolon na may (pulang putol-putol na linya) at walang (itim na solidong linya) pagwawasto ng temperatura. Ang asul na tuldok-tuldok na linya ay nagpapakita ng temperatura ng BKT transition bilang isang function ng condensate density.
Bukod sa superconductivity, ang BEC ay isa pang penomenong nangyayari sa mababang temperatura. Ito ang ikalimang estado ng materya na unang hinulaan ni Einstein noong 1924. Ang pagbuo ng BEC ay nangyayari kapag ang mga atomong may mababang enerhiya ay nagtitipon-tipon at pumapasok sa parehong estado ng enerhiya, na isang larangan ng malawak na pananaliksik sa pisika ng condensed matter. Ang hybrid Bose-Fermi system ay mahalagang kumakatawan sa interaksyon ng isang layer ng mga electron na may isang layer ng mga boson, tulad ng mga indirect exciton, exciton-polaron, at iba pa. Ang interaksyon sa pagitan ng mga particle ng Bose at Fermi ay humantong sa iba't ibang nobela at kamangha-manghang mga penomeno, na pumukaw sa interes ng magkabilang panig. Pangunahing at application-oriented na pananaw.
Sa gawaing ito, iniulat ng mga mananaliksik ang isang bagong mekanismo ng superconducting sa graphene, na dahil sa interaksyon sa pagitan ng mga electron at "bogolons" sa halip na mga phonon sa isang tipikal na sistema ng BCS. Ang mga Bogolons o Bogoliubov quasiparticles ay mga excitation sa BEC, na may ilang mga katangian ng mga particle. Sa loob ng ilang mga saklaw ng parameter, ang mekanismong ito ay nagpapahintulot sa kritikal na temperatura ng superconducting sa graphene na umabot sa taas na 70 Kelvin. Nakabuo rin ang mga mananaliksik ng isang bagong mikroskopikong teorya ng BCS na partikular na nakatuon sa mga sistemang batay sa bagong hybrid graphene. Hinuhulaan din ng modelong kanilang iminungkahi na ang mga katangian ng superconducting ay maaaring tumaas kasabay ng temperatura, na nagreresulta sa isang hindi monotonic na pagdepende sa temperatura ng superconducting gap.
Bukod pa rito, ipinakita ng mga pag-aaral na ang Dirac dispersion ng graphene ay napanatili sa bogolon-mediated scheme na ito. Ipinapahiwatig nito na ang mekanismong superconducting na ito ay nagsasangkot ng mga electron na may relativistic dispersion, at ang phenomenon na ito ay hindi pa lubusang nasusuri sa condensed matter physics.
Ang gawaing ito ay nagpapakita ng isa pang paraan upang makamit ang high-temperature superconductivity. Kasabay nito, sa pamamagitan ng pagkontrol sa mga katangian ng condensate, maaari nating isaayos ang superconductivity ng graphene. Ipinapakita nito ang isa pang paraan upang makontrol ang mga superconducting device sa hinaharap.
Oras ng pag-post: Hulyo 16, 2021 
