Die Supraleitung ist ein physikalisches Phänomen, bei dem der elektrische Widerstand eines Materials bei einer bestimmten kritischen Temperatur auf Null sinkt. Die Theorie von Bardeen-Cooper-Schmieffer (BCS) ist eine wirksame Erklärung, die die Superkonditionität in den meisten Materialien beschreibt. Es weist darauf hin, dass Cooper -Elektronenpaare im Kristallgitter bei einer ausreichend niedrigen Temperatur gebildet werden und dass die BCS -Supraleitung aus ihrer Kondensation stammt. Obwohl Graphen selbst ein ausgezeichneter elektrischer Leiter ist, weist sie aufgrund der Unterdrückung der Elektronenphonon-Wechselwirkung keine BCS-Superkontrolle auf. Aus diesem Grund sind die meisten „guten“ Dirigenten (wie Gold und Kupfer) „schlechte“ Supraleiter.
Forscher des Zentrums für theoretische Physik komplexer Systeme (PCS) am Institute of Basic Science (IBS, Südkorea) berichteten über einen neuen alternativen Mechanismus, um eine Superkontrolle in Graphen zu erreichen. Sie erreichten dieses Kunststück, indem sie ein Hybridsystem vorgeschlagen hatten, das aus Graphen und zweidimensionalem Bose-Einstein-Kondensat (BEC) besteht. Die Forschung wurde in der Zeitschrift 2D -Materialien veröffentlicht.
Ein Hybridsystem, das aus Elektronengas (obere Schicht) in Graphen besteht, das von dem zweidimensionalen Bose-Einstein-Kondensat getrennt ist und durch indirekte Exzitonen (blaue und rote Schichten) dargestellt wird. Die Elektronen und Exzitonen in Graphen werden durch Coulomb -Kraft gekoppelt.
(a) Die Temperaturabhängigkeit der supraleitenden Lücke im Bogolon-vermittelten Prozess mit Temperaturkorrektur (gestrichelte Linie) und ohne Temperaturkorrektur (durchgezogene Linie). (b) Die kritische Temperatur des supraleitenden Übergangs als Funktion der Kondensatdichte für Bogolon-vermittelte Wechselwirkungen mit (rot gestrichelter Linie) und ohne (schwarze durchgezogene Linie) Temperaturkorrektur. Die blau gepunktete Linie zeigt die BKT -Übergangstemperatur als Funktion der Kondensatdichte.
Zusätzlich zur Supraleitung ist BEC ein weiteres Phänomen, das bei niedrigen Temperaturen auftritt. Es ist der fünfte Zustand der Materie, der 1924 erstmals von Einstein vorhergesagt wurde. Die Bildung von BEC tritt auf, wenn sich mit niedrigen Energienatomen zusammensammeln und in denselben Energiezustand eintreten, der ein Bereich umfassender Forschung in der Physik der kondensierten Substanz ist. Das Hybrid-Bose-Fermi-System repräsentiert im Wesentlichen die Wechselwirkung einer Elektronenschicht mit einer Bosonenschicht wie indirekten Exzitonen, Exzitonpolarons usw. Die Wechselwirkung zwischen Bose- und Fermi -Partikeln führte zu einer Vielzahl neuer und faszinierender Phänomene, die das Interesse beider Parteien weckten. Grundlegende und anwendungsorientierte Ansicht.
In dieser Arbeit berichteten die Forscher über einen neuen supraleitenden Mechanismus in Graphen, der auf die Wechselwirkung zwischen Elektronen und „Bogolons“ und nicht auf die Phononen in einem typischen BCS -System zurückzuführen ist. Bogolons oder Bogoliubov -Quasitikel sind Anregungen in BEC, die bestimmte Merkmale von Partikeln aufweisen. Innerhalb bestimmter Parameterbereiche ermöglicht dieser Mechanismus, dass die supraleitende kritische Temperatur in Graphen bis zu 70 Kelvin erreicht. Forscher haben auch eine neue mikroskopische BCS -Theorie entwickelt, die sich speziell auf Systeme konzentriert, die auf neuem Hybridgraphen basieren. Das von ihnen vorgeschlagene Modell sagt auch voraus, dass die supraleitenden Eigenschaften mit der Temperatur zunehmen können, was zu einer nicht-monotonischen Temperaturabhängigkeit der supraleitenden Lücke führt.
Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass die Dirac-Dispersion von Graphen in diesem Bogolon-vermittelten Schema erhalten bleibt. Dies weist darauf hin, dass dieser supraleitende Mechanismus Elektronen mit relativistischer Dispersion beinhaltet, und dieses Phänomen wurde in der Physik der kondensierten Materie nicht gut untersucht.
Diese Arbeit zeigt einen anderen Weg, um eine Hochtemperatur-Superkonditionivität zu erreichen. Gleichzeitig können wir durch Kontrolle der Eigenschaften des Kondensat die Supraleitung von Graphen einstellen. Dies zeigt eine weitere Möglichkeit, um supraleitende Geräte in der Zukunft zu kontrollieren.
Postzeit: Jul-16-2021 
