Superkonduktiveco estas fizika fenomeno, en kiu la elektra rezistanco de materialo falas al nulo je certa kritika temperaturo. La teorio de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) estas efika klarigo, kiu priskribas la superkonduktivecon en la plej multaj materialoj. Ĝi atentigas, ke elektronaj paroj de Cooper formiĝas en la kristala krado je sufiĉe malalta temperaturo, kaj ke la BCS-superkonduktiveco devenas de ilia kondensiĝo. Kvankam grafeno mem estas bonega elektra konduktilo, ĝi ne montras BCS-superkonduktivecon pro la subpremado de elektrono-fonona interago. Tial la plej multaj "bonaj" konduktiloj (kiel oro kaj kupro) estas "malbonaj" superkonduktiloj.
Esploristoj ĉe la Centro por Teoria Fiziko de Kompleksaj Sistemoj (PCS) ĉe la Instituto de Baza Scienco (IBS, Sud-Koreio) raportis novan alternativan mekanismon por atingi superkonduktivecon en grafeno. Ili atingis ĉi tiun atingon proponante hibridan sistemon konsistantan el grafeno kaj dudimensia Bose-Einstein-kondensaĵo (BEC). La esplorado estis publikigita en la revuo 2D Materials.
Hibrida sistemo konsistanta el elektrona gaso (supra tavolo) en grafeno, apartigita de la dudimensia Bose-Einstein-kondensaĵo, reprezentita per nerektaj ekscitonoj (bluaj kaj ruĝaj tavoloj). La elektronoj kaj ekscitonoj en grafeno estas kunligitaj per kulomba forto.
(a) La temperatura dependeco de la superkondukta interspaco en la bogolon-mediaciita procezo kun temperatura korekto (strekita linio) kaj sen temperatura korekto (kontinua linio). (b) La kritika temperaturo de la superkondukta transiro kiel funkcio de la kondensa denseco por bogolon-mediaciitaj interagoj kun (ruĝa strekita linio) kaj sen (nigra kontinua linio) temperatura korekto. La blua punktita linio montras la BKT-transiran temperaturon kiel funkcion de la kondensa denseco.
Aldone al superkonduktiveco, BEC estas alia fenomeno, kiu okazas je malaltaj temperaturoj. Ĝi estas la kvina stato de materio unue antaŭdirita de Einstein en 1924. La formiĝo de BEC okazas kiam malaltenergiaj atomoj kuniĝas kaj eniras la saman energistaton, kio estas kampo de ampleksa esplorado en fiziko de kondensita materio. La hibrida sistemo de Bose-Fermi esence reprezentas la interagadon de tavolo de elektronoj kun tavolo de bosonoj, kiel ekzemple nerektaj ekscitonoj, ekscitono-polaronoj, ktp. La interagado inter la partikloj de Bose kaj Fermi kondukis al diversaj novaj kaj fascinaj fenomenoj, kiuj vekis la intereson de ambaŭ partioj. Baza kaj aplikema vidpunkto.
En ĉi tiu laboro, la esploristoj raportis novan superkonduktan mekanismon en grafeno, kiu ŝuldiĝas al la interago inter elektronoj kaj "bogolonoj" prefere ol la fononoj en tipa BCS-sistemo. Bogolonoj aŭ Bogoliubov-kvaziskuloj estas ekscitoj en BEC, kiuj havas certajn karakterizaĵojn de partikloj. Ene de certaj parametro-intervaloj, ĉi tiu mekanismo permesas al la superkondukta kritika temperaturo en grafeno atingi ĝis 70 Kelvinojn. Esploristoj ankaŭ evoluigis novan mikroskopan BCS-teorion, kiu specife fokusiĝas al sistemoj bazitaj sur nova hibrida grafeno. La modelo, kiun ili proponis, ankaŭ antaŭdiras, ke la superkonduktaj ecoj povas pliiĝi kun temperaturo, rezultante en ne-monotona temperaturdependeco de la superkondukta interspaco.
Krome, studoj montris, ke la Diraka disperso de grafeno estas konservita en ĉi tiu bogolon-mediaciita skemo. Ĉi tio indikas, ke ĉi tiu superkondukta mekanismo implikas elektronojn kun relativista disperso, kaj ĉi tiu fenomeno ne estis bone esplorita en fiziko de kondensita materio.
Ĉi tiu laboro malkaŝas alian manieron atingi superkonduktivecon je alta temperaturo. Samtempe, per kontrolado de la ecoj de la kondensaĵo, ni povas ĝustigi la superkonduktivecon de grafeno. Tio montras alian manieron kontroli superkonduktivajn aparatojn en la estonteco.
Afiŝtempo: 16-a de Julio, 2021 
