Süperiletkenlik, bir malzemenin elektrik direncinin belirli bir kritik sıcaklıkta sıfıra düştüğü fiziksel bir fenomendir. Barteen-Cooper-Schrieffer (BCS) teorisi, çoğu malzemede süperiletkenliği tanımlayan etkili bir açıklamadır. Cooper elektron çiftlerinin kristal kafes içinde yeterince düşük bir sıcaklıkta oluştuğunu ve BCS süper iletkenliğinin yoğunlaşmalarından geldiğini belirtiyor. Grafenin kendisi mükemmel bir elektrik iletkeni olmasına rağmen, elektron-fonon etkileşiminin baskılanması nedeniyle BCS süper iletkenliği sergilemez. Bu yüzden çoğu “iyi” iletken (altın ve bakır gibi) “kötü” süper iletkenlerdir.
Temel Bilim Enstitüsü'nde (IBS, Güney Kore) Karmaşık Sistemler Teorik Sistemler Merkezi'ndeki araştırmacılar (IBS, Güney Kore), grafende süper iletkenlik elde etmek için yeni bir alternatif mekanizma bildirdiler. Bu başarıyı grafen ve iki boyutlu Boz-Einstein kondensinden (BEC) oluşan bir hibrit sistem önererek gerçekleştirdiler. Araştırma 2D Materials dergisinde yayınlandı.
Dolaylı eksitonlar (mavi ve kırmızı katmanlar) ile temsil edilen iki boyutlu Boz-einstein kondensinden ayrılmış grafen içinde elektron gazı (üst tabaka) içeren bir hibrit sistem. Grafendeki elektronlar ve eksitonlar Coulomb kuvveti ile birleştirilir.
(a) Bogolon aracılı işlemdeki süper iletken boşluğun sıcaklık düzeltmesi (kesikli çizgi) ve sıcaklık düzeltmesi (düz çizgi) olmadan sıcaklık bağımlılığı. (b) Bogolon aracılı etkileşimler (kırmızı kesikli çizgi) ve (siyah düz çizgi) sıcaklık düzeltmesi olmadan kondens yoğunluğunun bir fonksiyonu olarak süper iletken geçişin kritik sıcaklığı. Mavi noktalı çizgi, kondens yoğunluğunun bir fonksiyonu olarak BKT geçiş sıcaklığını gösterir.
Süperiletkenliğe ek olarak, BEC düşük sıcaklıklarda meydana gelen başka bir fenomendir. İlk olarak 1924'te Einstein tarafından öngörülen beşinci durumudur. BEC oluşumu, düşük enerjili atomlar bir araya geldiğinde ve yoğun madde fiziğinde kapsamlı bir araştırma alanı olan aynı enerji durumuna girdiğinde ortaya çıkar. Hibrid Bose-Fermi sistemi esasen bir elektron tabakasının dolaylı eksitonlar, eksiton-polaronlar vb. Bose ve Fermi parçacıkları arasındaki etkileşim, her iki tarafın ilgisini uyandıran çeşitli yeni ve büyüleyici fenomenlere yol açtı. Temel ve uygulama odaklı görünüm.
Bu çalışmada, araştırmacılar grafende, tipik bir BCS sistemindeki fononlardan ziyade elektronlar ve “bogolonlar” arasındaki etkileşimden kaynaklanan yeni bir süper iletken mekanizma bildirdiler. Bogolons veya bogoliubov quasipartikülleri, BEC'de parçacıkların belirli özelliklerine sahip uyarılardır. Bazı parametre aralıkları içinde, bu mekanizma, grafendeki süper iletken kritik sıcaklığın 70 Kelvin'e kadar ulaşmasını sağlar. Araştırmacılar ayrıca özellikle yeni hibrit grafene dayanan sistemlere odaklanan yeni bir mikroskobik BCS teorisi geliştirdiler. Önerdikleri model ayrıca, süper iletken özelliklerin sıcaklık ile artabileceğini ve bu da süper iletken boşluğun monotonik olmayan sıcaklık bağımlılığına neden olabileceğini öngörüyor.
Ek olarak, çalışmalar grafenin direk dağılımının bu bogolon aracılı şemada korunduğunu göstermiştir. Bu, bu süper iletken mekanizmanın göreli dağılım ile elektronları içerdiğini ve bu fenomenin yoğun madde fiziğinde iyi araştırılmadığını göstermektedir.
Bu çalışma, yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik elde etmenin başka bir yolunu ortaya koymaktadır. Aynı zamanda, kondensatın özelliklerini kontrol ederek, grafenin süper iletkenliğini ayarlayabiliriz. Bu, gelecekte süper iletken cihazları kontrol etmenin başka bir yolunu gösterir.
Gönderme Zamanı: Tem-16-2021 
