Supraleitung ass e physikalescht Phänomen, bei deem den elektresche Widderstand vun engem Material bei enger bestëmmter kritescher Temperatur op Null fällt. D'Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) Theorie ass eng effektiv Erklärung, déi d'Supraleitung an de meeschte Materialien beschreift. Si weist drop hin, datt Cooper-Elektronepaaren am Kristallgitter bei enger genuch niddreger Temperatur geformt ginn, an datt d'BCS-Supraleitung aus hirer Kondensatioun kënnt. Och wann Graphen selwer en exzellenten elektresche Leeder ass, weist et keng BCS-Supraleitung wéinst der Ënnerdréckung vun der Elektron-Phonon-Interaktioun. Dofir sinn déi meescht "gutt" Leeder (wéi Gold a Koffer) "schlecht" Supraleeder.
Fuerscher vum Center for Theoretical Physics of Complex Systems (PCS) vum Institute of Basic Science (IBS, Südkorea) hunn en neien alternativen Mechanismus gemellt, fir Supraleitung a Graphen z'erreechen. Si hunn dës Leeschtung erreecht andeems si en Hybridsystem proposéiert hunn, dat aus Graphen an zweedimensionalem Bose-Einstein-Kondensat (BEC) besteet. D'Fuerschung gouf an der Zäitschrëft 2D Materials publizéiert.
En Hybridsystem, dat aus Elektronegas (iewescht Schicht) am Graphen besteet, getrennt vum zweedimensionalen Bose-Einstein-Kondensat, representéiert duerch indirekt Exzitonen (blo a rout Schichten). D'Elektronen an d'Exzitonen am Graphen sinn duerch Coulomb-Kraaft gekoppelt.
(a) D'Temperaturabhängegkeet vun der supraleitender Spalt am Bogolon-vermittelten Prozess mat Temperaturkorrektur (gestreckte Linn) an ouni Temperaturkorrektur (durchgezunnen Linn). (b) Déi kritesch Temperatur vum supraleitenden Iwwergang als Funktioun vun der Kondensatdicht fir Bogolon-vermittelt Interaktiounen mat (rout gestreckte Linn) an ouni (schwaarz durchgezunnen Linn) Temperaturkorrektur. Déi blo gepunktelt Linn weist d'BKT-Iwwergangstemperatur als Funktioun vun der Kondensatdicht.
Nieft der Supraleitung ass BEC en anert Phänomen, dat bei niddregen Temperaturen optrieden. Et ass de fënneften Zoustand vun der Matière, deen den Einstein fir d'éischt am Joer 1924 virausgesot huet. D'Bildung vu BEC geschitt, wann Atomer mat niddereger Energie sech zesummefaassen an an deeselwechten Energiezoustand kommen, wat e Beräich vun extensiver Fuerschung an der Physik vun der kondenséierter Matière ass. Den hybride Bose-Fermi-System stellt am Fong d'Interaktioun vun enger Schicht vun Elektronen mat enger Schicht vu Bosonen duer, wéi indirekt Exzitonen, Exciton-Polaronen, asw. D'Interaktioun tëscht Bose- a Fermi-Partikelen huet zu enger Villfalt vun neien a faszinéierende Phänomener gefouert, déi d'Interesse vu béide Parteien erwëscht hunn. Grondleeënd an Applikatiounsorientéiert Vue.
An dëser Aarbecht hunn d'Fuerscher en neie supraleitende Mechanismus am Graphen gemellt, deen op d'Interaktioun tëscht Elektronen a "Bogolonen" zréckzeféieren ass, anstatt op d'Phononen an engem typesche BCS-System. Bogolonen oder Bogoliubov-Quasipartikelen sinn Anregungen am BEC, déi bestëmmt Charakteristike vu Partikelen hunn. Bannent bestëmmte Parameterberäicher erlaabt dëse Mechanismus, datt déi kritesch Temperatur vum supraleitenden am Graphen bis zu 70 Kelvin erreecht. D'Fuerscher hunn och eng nei mikroskopesch BCS-Theorie entwéckelt, déi sech speziell op Systemer konzentréiert, déi op neiem Hybridgraphen baséieren. De Modell, deen si proposéiert hunn, predizéiert och, datt d'supraleitend Eegeschafte mat der Temperatur eropgoe kënnen, wat zu enger net-monotoner Temperaturabhängegkeet vun der supraleitender Lück féiert.
Zousätzlech hunn Studien gewisen, datt d'Dirac-Dispersioun vu Graphen an dësem Bogolon-vermittelten Schema erhale bleift. Dëst weist drop hin, datt dëse supraleitende Mechanismus Elektrone mat relativistescher Dispersioun involvéiert, an dëst Phänomen ass an der Physik vun der kondenséierter Matière net gutt ënnersicht ginn.
Dës Aarbecht weist eng aner Méiglechkeet fir Héichtemperatur-Supraleitung z'erreechen. Gläichzäiteg kënne mir, andeems mir d'Eegeschafte vum Kondensat kontrolléieren, d'Supraleitung vum Graphen upassen. Dëst weist eng aner Méiglechkeet fir supraleitend Komponenten an der Zukunft ze kontrolléieren.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 16. Juli 2021 
