Süperiletkenlik, bir malzemenin elektrik direncinin belirli bir kritik sıcaklıkta sıfıra düştüğü fiziksel bir olgudur.Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) teorisi, çoğu malzemedeki süperiletkenliği açıklayan etkili bir açıklamadır.Cooper elektron çiftlerinin kristal kafeste yeterince düşük bir sıcaklıkta oluştuğunu ve BCS süperiletkenliğinin bunların yoğunlaşmasından kaynaklandığını belirtir.Grafenin kendisi mükemmel bir elektrik iletkeni olmasına rağmen, elektron-fonon etkileşiminin baskılanması nedeniyle BCS süper iletkenliği göstermez.Bu nedenle çoğu "iyi" iletken (altın ve bakır gibi) "kötü" süper iletkenlerdir.
Temel Bilimler Enstitüsü'ndeki (IBS, Güney Kore) Karmaşık Sistemlerin Teorik Fiziği Merkezi'ndeki (PCS) araştırmacılar, grafende süperiletkenlik elde etmek için yeni bir alternatif mekanizma bildirdiler.Bu başarıya, grafen ve iki boyutlu Bose-Einstein yoğuşmasından (BEC) oluşan hibrit bir sistem önererek ulaştılar.Araştırma 2D Materials dergisinde yayınlandı.
Dolaylı eksitonlarla (mavi ve kırmızı katmanlar) temsil edilen, iki boyutlu Bose-Einstein kondensatından ayrılmış, grafen içindeki elektron gazından (üst katman) oluşan hibrit bir sistem.Grafendeki elektronlar ve eksitonlar Coulomb kuvveti ile birleştirilir.
(a) Sıcaklık düzeltmeli (kesikli çizgi) ve sıcaklık düzeltmesiz (düz çizgi) bogolon aracılı işlemdeki süperiletken boşluğun sıcaklığa bağlılığı.(b) Sıcaklık düzeltmeli (kırmızı kesikli çizgi) ve sıcaklık düzeltmesiz (siyah düz çizgi) bogolon aracılı etkileşimler için kondens yoğunluğunun bir fonksiyonu olarak süperiletken 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 olgudur.Bu, ilk kez 1924 yılında Einstein tarafından tahmin edilen maddenin beşinci halidir. BEC oluşumu, düşük enerjili atomların bir araya gelip aynı enerji durumuna girmesiyle gerçekleşir ki bu, yoğun madde fiziğinde kapsamlı bir araştırma alanıdır.Hibrit Bose-Fermi sistemi esas olarak bir elektron tabakasının dolaylı eksitonlar, eksiton-polaronlar vb. gibi bir bozon tabakasıyla etkileşimini temsil eder.Bose ve Fermi parçacıkları arasındaki etkileşim, her iki tarafın da ilgisini uyandıran çeşitli yeni ve büyüleyici fenomenlere yol açtı.Temel ve uygulama odaklı görünüm.
Bu çalışmada araştırmacılar, tipik bir BCS sistemindeki fononlardan ziyade elektronlar ve "bogolonlar" arasındaki etkileşimden kaynaklanan grafende yeni bir süper iletken mekanizma bildirdiler.Bogolonlar veya Bogoliubov kuasipartikülleri, BEC'de parçacıkların belirli özelliklerine sahip olan uyarımlardır.Belirli parametre aralıkları içinde bu mekanizma, grafendeki süper iletken kritik sıcaklığın 70 Kelvin'e kadar ulaşmasını sağlar.Araştırmacılar ayrıca, özellikle yeni hibrit grafene dayalı sistemlere odaklanan yeni bir mikroskobik BCS teorisi geliştirdiler.Önerdikleri model ayrıca, süperiletkenlik özelliklerinin sıcaklıkla artabileceğini ve bunun da süperiletken boşluğun monoton olmayan bir sıcaklık bağımlılığına yol açabileceğini öngörüyor.
Ek olarak, çalışmalar, grafenin Dirac dağılımının bu bogolon aracılı şemada korunduğunu göstermiştir.Bu, bu süper iletken mekanizmanın göreli dağılıma sahip elektronları içerdiğini ve bu fenomenin yoğun madde fiziğinde iyi araştırılmadığını gösterir.
Bu çalışma, yüksek sıcaklıkta süper iletkenlik elde etmenin başka bir yolunu ortaya koyuyor.Aynı zamanda kondensin özelliklerini kontrol ederek grafenin süper iletkenliğini ayarlayabiliriz.Bu, gelecekte süper iletken cihazları kontrol etmenin başka bir yolunu gösteriyor.
Gönderim zamanı: 16 Temmuz 2021 
