Звышправоднасць - гэта фізічная з'ява, пры якой электрычнае супраціўленне матэрыялу падае да нуля пры пэўнай крытычнай тэмпературы.Тэорыя Бардзіна-Купера-Шрыфера (BCS) з'яўляецца эфектыўным тлумачэннем, якое апісвае звышправоднасць у большасці матэрыялаў.У ім адзначаецца, што электронныя пары Купера ўтвараюцца ў крышталічнай рашотцы пры дастаткова нізкай тэмпературы і што звышправоднасць БКШ з'яўляецца іх кандэнсацыяй.Нягледзячы на тое, што сам графен з'яўляецца выдатным электраправадніком, ён не праяўляе звышправоднасці БКШ з-за падаўлення электрон-фононнага ўзаемадзеяння.Вось чаму большасць «добрых» праваднікоў (такіх як золата і медзь) з'яўляюцца «дрэннымі» звышправаднікамі.
Даследчыкі з Цэнтра тэарэтычнай фізікі складаных сістэм (PCS) пры Інстытуце фундаментальных навук (IBS, Паўднёвая Карэя) паведамілі аб новым альтэрнатыўным механізме дасягнення звышправоднасці ў графене.Яны дасягнулі гэтага, прапанаваўшы гібрыдную сістэму, якая складаецца з графена і двухмернага кандэнсату Бозэ-Эйнштэйна (BEC).Даследаванне было апублікавана ў часопісе 2D Materials.
Гібрыдная сістэма, якая складаецца з электроннага газу (верхні пласт) у графене, аддзеленага ад двухмернага кандэнсату Бозэ-Эйнштэйна, прадстаўленага непрамымі эксітонамі (сіні і чырвоны пласты).Электроны і эксітоны ў графене звязаны сілай Кулона.
(А) Тэмпературная залежнасць звышправоднага зазору ў працэсе, апасродкаваным баголонам, з тэмпературнай карэкцыяй (пункцірная лінія) і без тэмпературнай карэкцыі (суцэльная лінія).(Б) Крытычная тэмпература звышправоднага пераходу ў залежнасці ад шчыльнасці кандэнсату для апасродкаваных баголонам узаемадзеянняў з (чырвоная пункцірная лінія) і без (чорная суцэльная лінія) тэмпературнай карэкцыі.Сіняя пункцірная лінія паказвае тэмпературу пераходу BKT у залежнасці ад шчыльнасці кандэнсату.
Акрамя звышправоднасці, BEC - яшчэ адна з'ява, якая ўзнікае пры нізкіх тэмпературах.Гэта пяты стан матэрыі, упершыню прадказаны Эйнштэйнам у 1924 г. Утварэнне BEC адбываецца, калі нізкаэнергетычныя атамы збіраюцца разам і пераходзяць у адзін і той жа энергетычны стан, што з'яўляецца полем шырокіх даследаванняў у фізіцы кандэнсаванага асяроддзя.Гібрыдная сістэма Бозэ-Фермі па сутнасці ўяўляе сабой узаемадзеянне пласта электронаў са пластом базонаў, такіх як непрамыя эксітоны, эксітон-паляроны і г.д.Узаемадзеянне паміж часціцамі Бозэ і Фермі прывяло да мноства новых і захапляльных з'яў, якія выклікалі цікавасць абодвух бакоў.Базавы і прыкладна-арыентаваны выгляд.
У гэтай працы даследчыкі паведамілі аб новым механізме звышправоднасці ў графене, які звязаны з узаемадзеяннем паміж электронамі і «багалонамі», а не з фанонамі ў тыповай сістэме BCS.Багалоны або багалюбаўскія квазічасціцы — узбуджэнні ў БЭК, якія валодаюць пэўнымі характарыстыкамі часціц.У пэўных дыяпазонах параметраў гэты механізм дазваляе звышправоднай крытычнай тэмпературы ў графене дасягаць 70 кельвінаў.Даследчыкі таксама распрацавалі новую мікраскапічную тэорыю BCS, якая спецыяльна засяроджана на сістэмах, заснаваных на новым гібрыдным графене.Прапанаваная імі мадэль таксама прадказвае, што звышправодныя ўласцівасці могуць павялічвацца з павышэннем тэмпературы, што прыводзіць да неманатоннай тэмпературнай залежнасці звышправоднага зазору.
Акрамя таго, даследаванні паказалі, што дысперсія Дырака графена захоўваецца ў гэтай апасродкаванай баголонам схеме.Гэта сведчыць аб тым, што гэты звышправодны механізм уключае электроны з рэлятывісцкай дысперсіяй, і гэтая з'ява недастаткова вывучана ў фізіцы кандэнсаванага асяроддзя.
Гэтая праца паказвае яшчэ адзін спосаб дасягнення высокатэмпературнай звышправоднасці.У той жа час, кіруючы ўласцівасцямі кандэнсату, мы можам рэгуляваць звышправоднасць графена.Гэта паказвае іншы спосаб кіравання звышправоднымі прыладамі ў будучыні.
Час публікацыі: 16 ліпеня 2021 г 
