Ülijuhtivus on füüsikaline nähtus, mille korral materjali elektritakistus langeb teatud kriitilisel temperatuuril nullini.Bardeen-Cooper-Schriefferi (BCS) teooria on tõhus seletus, mis kirjeldab enamiku materjalide ülijuhtivust.See juhib tähelepanu sellele, et Cooperi elektronide paarid moodustuvad kristallvõres piisavalt madalal temperatuuril ja et BCS-i ülijuhtivus tuleneb nende kondenseerumisest.Kuigi grafeen ise on suurepärane elektrijuht, ei avalda see elektronide-foonide interaktsiooni pärssimise tõttu BCS-i ülijuhtivust.Seetõttu on enamik "häid" juhte (nagu kuld ja vask) "halvad" ülijuhid.
Põhiteaduste instituudi (IBS, Lõuna-Korea) komplekssüsteemide teoreetilise füüsika keskuse (PCS) teadlased teatasid uuest alternatiivsest mehhanismist grafeeni ülijuhtivuse saavutamiseks.Nad saavutasid selle saavutuse, pakkudes välja hübriidsüsteemi, mis koosneb grafeenist ja kahemõõtmelisest Bose-Einsteini kondensaadist (BEC).Uuring avaldati ajakirjas 2D Materials.
Hübriidsüsteem, mis koosneb elektrongaasist (ülemine kiht) grafeenis, mis on eraldatud kahemõõtmelisest Bose-Einsteini kondensaadist ja mida esindavad kaudsed eksitonid (sinine ja punane kiht).Grafeeni elektronid ja eksitonid on seotud Coulombi jõuga.
(a) Ülijuhtiva pilu temperatuurisõltuvus bogoloni vahendatud protsessis temperatuurikorrektsiooniga (katkendjoon) ja ilma temperatuurikorrektsioonita (pidev joon).(b) Ülijuhtiva ülemineku kriitiline temperatuur kondensaadi tiheduse funktsioonina bogoloni vahendatud interaktsioonide korral (punane katkendjoon) ja ilma (must pidev joon) temperatuurikorrektsioonita.Sinine punktiirjoon näitab BKT üleminekutemperatuuri kondensaadi tiheduse funktsioonina.
Lisaks ülijuhtivusele on BEC veel üks nähtus, mis esineb madalatel temperatuuridel.See on aine viies olek, mille Einstein ennustas esmakordselt 1924. aastal. BEC moodustub siis, kui madala energiaga aatomid kogunevad kokku ja sisenevad samasse energiaolekusse, mis on kondenseerunud aine füüsika ulatuslike uuringute valdkond.Hübriidne Bose-Fermi süsteem kujutab sisuliselt elektronide kihi vastasmõju bosonite kihiga, nagu kaudsed eksitonid, eksiton-polaronid jne.Bose ja Fermi osakeste koostoime tõi kaasa mitmesuguseid uudseid ja põnevaid nähtusi, mis äratasid mõlema poole huvi.Põhiline ja rakendusele orienteeritud vaade.
Selles töös teatasid teadlased uuest ülijuhtivast mehhanismist grafeenis, mis on tingitud pigem elektronide ja "bogolonide" vastasmõjust kui fonoonidest tüüpilises BCS-süsteemis.Bogolonid ehk Bogoliubovi kvaasiosakesed on BEC-is ergastused, millel on teatud osakeste omadused.Teatud parameetrite vahemikes võimaldab see mehhanism ülijuhtivuse kriitilisel temperatuuril grafeenis jõuda kuni 70 kelvini.Teadlased on välja töötanud ka uue mikroskoopilise BCS-teooria, mis keskendub spetsiaalselt süsteemidele, mis põhinevad uuel hübriidgrafeenil.Nende pakutud mudel ennustab ka seda, et ülijuhtivad omadused võivad temperatuuri tõustes suureneda, mille tulemuseks on ülijuhtiva pilu mittemonotoonne temperatuurisõltuvus.
Lisaks on uuringud näidanud, et selles bogoloni vahendatud skeemis säilib grafeeni Diraci dispersioon.See näitab, et see ülijuhtimismehhanism hõlmab relativistliku dispersiooniga elektrone ja seda nähtust ei ole kondenseerunud aine füüsikas hästi uuritud.
See töö paljastab veel ühe võimaluse kõrgel temperatuuril ülijuhtivuse saavutamiseks.Samal ajal saame kondensaadi omadusi reguleerides reguleerida grafeeni ülijuhtivust.See näitab teist võimalust ülijuhtivate seadmete juhtimiseks tulevikus.
Postitusaeg: 16. juuli 2021 
