Supergeleiding is 'n fisiese verskynsel waarin die elektriese weerstand van 'n materiaal by 'n sekere kritieke temperatuur tot nul daal.Die Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) teorie is 'n effektiewe verduideliking, wat die supergeleiding in die meeste materiale beskryf.Dit wys daarop dat Cooper-elektronpare by 'n voldoende lae temperatuur in die kristalrooster gevorm word, en dat die BCS-supergeleiding afkomstig is van hul kondensasie.Alhoewel grafeen self 'n uitstekende elektriese geleier is, vertoon dit nie BCS supergeleiding nie as gevolg van die onderdrukking van elektron-fonon interaksie.Dit is hoekom die meeste "goeie" geleiers (soos goud en koper) "slegte" supergeleiers is.
Navorsers by die Sentrum vir Teoretiese Fisika van Komplekse Stelsels (PCS) by die Instituut vir Basiese Wetenskap (IBS, Suid-Korea) het 'n nuwe alternatiewe meganisme gerapporteer om supergeleiding in grafeen te bereik.Hulle het hierdie prestasie behaal deur 'n hibriede stelsel wat uit grafeen en tweedimensionele Bose-Einstein-kondensaat (BEC) bestaan, voor te stel.Die navorsing is in die joernaal 2D Materials gepubliseer.
’n Hibriede sisteem wat bestaan uit elektrongas (bolaag) in grafeen, geskei van die tweedimensionele Bose-Einstein-kondensaat, verteenwoordig deur indirekte eksitone (blou en rooi lae).Die elektrone en eksitone in grafeen word deur Coulomb-krag gekoppel.
(a) Die temperatuurafhanklikheid van die supergeleidende gaping in die bogolon-gemedieerde proses met temperatuurkorreksie (gestreepte lyn) en sonder temperatuurkorreksie (soliede lyn).(b) Die kritieke temperatuur van supergeleidende oorgang as 'n funksie van kondensaatdigtheid vir bogolon-gemedieerde interaksies met (rooi stippellyn) en sonder (swart soliede lyn) temperatuurkorreksie.Die blou stippellyn toon die BKT-oorgangstemperatuur as 'n funksie van kondensaatdigtheid.
Benewens supergeleiding, is BEC nog 'n verskynsel wat by lae temperature voorkom.Dit is die vyfde toestand van materie wat die eerste keer deur Einstein in 1924 voorspel is. Die vorming van BEC vind plaas wanneer lae-energie-atome bymekaarkom en dieselfde energietoestand binnegaan, wat 'n veld van uitgebreide navorsing in gekondenseerde materiefisika is.Die baster Bose-Fermi-stelsel verteenwoordig in wese die interaksie van 'n laag elektrone met 'n laag bosone, soos indirekte eksitone, eksiton-polarone, ensovoorts.Die interaksie tussen Bose- en Fermi-deeltjies het gelei tot 'n verskeidenheid nuwe en fassinerende verskynsels, wat die belangstelling van beide partye gewek het.Basiese en toepassingsgerigte aansig.
In hierdie werk het die navorsers 'n nuwe supergeleidende meganisme in grafeen gerapporteer, wat te wyte is aan die interaksie tussen elektrone en "bogolone" eerder as die fonone in 'n tipiese BCS-stelsel.Bogolone of Bogoliubov-kwasipartikels is opwekkings in BEC, wat sekere kenmerke van deeltjies het.Binne sekere parameterreekse laat hierdie meganisme toe dat die supergeleidende kritieke temperatuur in grafeen so hoog as 70 Kelvin bereik.Navorsers het ook 'n nuwe mikroskopiese BCS-teorie ontwikkel wat spesifiek fokus op stelsels gebaseer op nuwe hibriede grafeen.Die model wat hulle voorgestel het, voorspel ook dat die supergeleidende eienskappe kan toeneem met temperatuur, wat lei tot 'n nie-monotoniese temperatuurafhanklikheid van die supergeleidende gaping.
Daarbenewens het studies getoon dat die Dirac-verspreiding van grafeen in hierdie bogolon-bemiddelde skema bewaar word.Dit dui daarop dat hierdie supergeleidende meganisme elektrone met relativistiese dispersie behels, en hierdie verskynsel is nie goed ondersoek in gekondenseerde materie fisika nie.
Hierdie werk openbaar 'n ander manier om hoë-temperatuur supergeleiding te bereik.Terselfdertyd, deur die eienskappe van die kondensaat te beheer, kan ons die supergeleiding van grafeen aanpas.Dit wys 'n ander manier om supergeleidende toestelle in die toekoms te beheer.
Postyd: 16 Julie 2021 
