Superkonduktivitas adalah fenomena fisik di mana ketahanan listrik suatu bahan turun ke nol pada suhu kritis tertentu. Teori Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) adalah penjelasan yang efektif, yang menggambarkan superkonduktivitas di sebagian besar bahan. Ini menunjukkan bahwa pasangan elektron Cooper terbentuk di kisi kristal pada suhu yang cukup rendah, dan bahwa superkonduktivitas BCS berasal dari kondensasi mereka. Meskipun graphene sendiri adalah konduktor listrik yang sangat baik, ia tidak menunjukkan superkonduktivitas BCS karena penekanan interaksi elektron-fonon. Inilah sebabnya mengapa sebagian besar konduktor "baik" (seperti emas dan tembaga) adalah superkonduktor "buruk".
Para peneliti di Pusat Fisika Teoritis Sistem Kompleks (PCS) di Institute of Basic Science (IBS, Korea Selatan) melaporkan mekanisme alternatif baru untuk mencapai superkonduktivitas dalam graphene. Mereka mencapai prestasi ini dengan mengusulkan sistem hibrida yang terdiri dari graphene dan dua dimensi Bose-Einstein Condensate (BEC). Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal 2D Material.
Sistem hibrida yang terdiri dari gas elektron (lapisan atas) dalam graphene, dipisahkan dari kondensat Bose-Einstein dua dimensi, diwakili oleh rangsangan tidak langsung (lapisan biru dan merah). Elektron dan rangsangan dalam graphene digabungkan dengan gaya Coulomb.
(A) Ketergantungan suhu dari celah superkonduktor dalam proses yang dimediasi bogolon dengan koreksi suhu (garis putus-putus) dan tanpa koreksi suhu (garis padat). (B) Suhu kritis transisi superkonduktor sebagai fungsi dari kepadatan kondensat untuk interaksi yang dimediasi bogolon dengan (garis putus-putus merah) dan tanpa koreksi suhu (garis solid hitam). Garis putus -putus biru menunjukkan suhu transisi BKT sebagai fungsi dari kepadatan kondensat.
Selain superkonduktivitas, BEC adalah fenomena lain yang terjadi pada suhu rendah. Ini adalah keadaan kelima materi yang pertama kali diprediksi oleh Einstein pada tahun 1924. Pembentukan BEC terjadi ketika atom berenergi rendah berkumpul bersama dan memasuki keadaan energi yang sama, yang merupakan bidang penelitian ekstensif dalam fisika materi yang terkondensasi. Sistem hibrida Bose-Fermi pada dasarnya mewakili interaksi lapisan elektron dengan lapisan boson, seperti rangsangan tidak langsung, exciton-polaron, dan sebagainya. Interaksi antara partikel Bose dan Fermi menyebabkan berbagai fenomena baru dan menarik, yang membangkitkan minat kedua belah pihak. Tampilan dasar dan berorientasi aplikasi.
Dalam karya ini, para peneliti melaporkan mekanisme superkonduktor baru dalam graphene, yang disebabkan oleh interaksi antara elektron dan "bogolon" daripada fonon dalam sistem BCS yang khas. Bogolon atau bogoliubov kuasipartikel adalah rangsangan di BEC, yang memiliki karakteristik partikel tertentu. Dalam rentang parameter tertentu, mekanisme ini memungkinkan suhu kritis superkonduktor dalam graphene mencapai setinggi 70 Kelvin. Para peneliti juga telah mengembangkan teori BCS mikroskopis baru yang secara khusus berfokus pada sistem berdasarkan graphene hibrida baru. Model yang mereka usulkan juga memprediksi bahwa sifat superkonduktor dapat meningkat dengan suhu, menghasilkan ketergantungan suhu non-monotonik dari celah superkonduktor.
Selain itu, penelitian telah menunjukkan bahwa dispersi Dirac graphene dipertahankan dalam skema yang dimediasi bogolon ini. Ini menunjukkan bahwa mekanisme superkonduktor ini melibatkan elektron dengan dispersi relativistik, dan fenomena ini belum dieksplorasi dengan baik dalam fisika materi terkondensasi.
Pekerjaan ini mengungkapkan cara lain untuk mencapai superkonduktivitas suhu tinggi. Pada saat yang sama, dengan mengendalikan sifat -sifat kondensat, kita dapat menyesuaikan superkonduktivitas graphene. Ini menunjukkan cara lain untuk mengontrol perangkat superkonduktor di masa depan.
Waktu posting: Jul-16-2021 
