Supravodivost je fyzikální jev, při kterém elektrický odpor materiálu při určité kritické teplotě klesne na nulu.Efektivním vysvětlením je Bardeen-Cooper-Schriefferova (BCS) teorie, která popisuje supravodivost ve většině materiálů.Poukazuje na to, že Cooperovy elektronové páry se tvoří v krystalové mřížce při dostatečně nízké teplotě a že supravodivost BCS pochází z jejich kondenzace.Přestože je samotný grafen vynikajícím elektrickým vodičem, nevykazuje supravodivost BCS kvůli potlačení interakce elektron-fonon.To je důvod, proč většina „dobrých“ vodičů (jako je zlato a měď) jsou „špatné“ supravodiče.
Výzkumníci z Centra pro teoretickou fyziku komplexních systémů (PCS) na Institute of Basic Science (IBS, Jižní Korea) oznámili nový alternativní mechanismus k dosažení supravodivosti v grafenu.Tohoto úspěchu dosáhli navržením hybridního systému složeného z grafenu a dvourozměrného Bose-Einsteinova kondenzátu (BEC).Výzkum byl publikován v časopise 2D Materials.
Hybridní systém sestávající z elektronového plynu (vrchní vrstva) v grafenu, odděleného od dvourozměrného Bose-Einsteinova kondenzátu, reprezentovaného nepřímými excitony (modrá a červená vrstva).Elektrony a excitony v grafenu jsou spojeny Coulombovou silou.
(a) Teplotní závislost supravodivé mezery v procesu zprostředkovaném bogolony s teplotní korekcí (přerušovaná čára) a bez teplotní korekce (plná čára).(b) Kritická teplota supravodivého přechodu jako funkce hustoty kondenzátu pro interakce zprostředkované bogolony s (červená přerušovaná čára) a bez (černá plná čára) teplotní korekcí.Modrá tečkovaná čára ukazuje teplotu přechodu BKT jako funkci hustoty kondenzátu.
Kromě supravodivosti je BEC dalším jevem, který se vyskytuje při nízkých teplotách.Je to pátý stav hmoty, který poprvé předpověděl Einstein v roce 1924. Ke vzniku BEC dochází, když se atomy s nízkou energií shromáždí a vstoupí do stejného energetického stavu, což je pole rozsáhlého výzkumu ve fyzice kondenzovaných látek.Hybridní Bose-Fermiho systém v podstatě představuje interakci vrstvy elektronů s vrstvou bosonů, jako jsou nepřímé excitony, exciton-polarony a tak dále.Interakce mezi částicemi Bose a Fermi vedla k řadě nových a fascinujících jevů, které vzbudily zájem obou stran.Základní a aplikačně orientovaný pohled.
V této práci vědci uvedli nový supravodivý mechanismus v grafenu, který je způsoben interakcí mezi elektrony a „bogolony“ spíše než fonony v typickém systému BCS.Bogolony nebo Bogoliubovy kvazičástice jsou excitace v BEC, které mají určité vlastnosti částic.V určitých rozmezích parametrů tento mechanismus umožňuje, aby supravodivá kritická teplota v grafenu dosáhla až 70 Kelvinů.Vědci také vyvinuli novou mikroskopickou teorii BCS, která se konkrétně zaměřuje na systémy založené na novém hybridním grafenu.Model, který navrhli, také předpovídá, že supravodivé vlastnosti se mohou zvyšovat s teplotou, což má za následek nemonotonickou teplotní závislost supravodivé mezery.
Studie navíc ukázaly, že v tomto schématu zprostředkovaném bogolony je zachována Diracova disperze grafenu.To naznačuje, že tento supravodivý mechanismus zahrnuje elektrony s relativistickou disperzí a tento jev nebyl ve fyzice kondenzovaných látek dobře prozkoumán.
Tato práce odhaluje další způsob, jak dosáhnout vysokoteplotní supravodivosti.Zároveň řízením vlastností kondenzátu můžeme upravit supravodivost grafenu.To ukazuje další způsob, jak v budoucnu ovládat supravodivá zařízení.
Čas odeslání: 16. července 2021 
