Superpërcjellshmëria është një fenomen fizik në të cilin rezistenca elektrike e një materiali bie në zero në një temperaturë të caktuar kritike.Teoria Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) është një shpjegim efektiv, i cili përshkruan superpërçueshmërinë në shumicën e materialeve.Ai thekson se çiftet e elektroneve të Cooper-it formohen në rrjetën kristalore në një temperaturë mjaft të ulët dhe se superpërçueshmëria BCS vjen nga kondensimi i tyre.Megjithëse grafeni në vetvete është një përçues elektrik i shkëlqyer, ai nuk shfaq superpërçueshmëri BCS për shkak të shtypjes së ndërveprimit elektron-fonon.Kjo është arsyeja pse shumica e përçuesve "të mirë" (si ari dhe bakri) janë superpërçues "të këqij".
Studiuesit në Qendrën për Fizikën Teorike të Sistemeve Komplekse (PCS) në Institutin e Shkencave Bazë (IBS, Koreja e Jugut) raportuan një mekanizëm të ri alternativ për të arritur superpërçueshmërinë në grafen.Ata e arritën këtë arritje duke propozuar një sistem hibrid të përbërë nga grafeni dhe kondensata dydimensionale Bose-Einstein (BEC).Hulumtimi është publikuar në revistën 2D Materials.
Një sistem hibrid i përbërë nga gaz elektronik (shtresa e sipërme) në grafen, i ndarë nga kondensata dydimensionale Bose-Einstein, e përfaqësuar nga eksitone indirekte (shtresa blu dhe e kuqe).Elektronet dhe eksitonet në grafen bashkohen nga forca Kulomb.
(a) Varësia nga temperatura e hendekut superpërcjellës në procesin e ndërmjetësuar nga bogolon me korrigjim të temperaturës (vijë e ndërprerë) dhe pa korrigjim të temperaturës (vijë e ngurtë).(b) Temperatura kritike e tranzicionit superpërcjellës si funksion i densitetit të kondensatës për ndërveprimet e ndërmjetësuara nga bogolon me korrigjimin e temperaturës (vijë e kuqe e ndërprerë) dhe pa (vijë e zezë e ngurtë).Vija blu me pika tregon temperaturën e tranzicionit BKT si funksion i densitetit të kondensatës.
Përveç superpërçueshmërisë, BEC është një tjetër fenomen që ndodh në temperatura të ulëta.Është gjendja e pestë e materies e parashikuar për herë të parë nga Ajnshtajni në 1924. Formimi i BEC ndodh kur atomet me energji të ulët mblidhen së bashku dhe hyjnë në të njëjtën gjendje energjetike, e cila është një fushë e kërkimit të gjerë në fizikën e lëndës së kondensuar.Sistemi hibrid Bose-Fermi në thelb përfaqëson bashkëveprimin e një shtrese elektronesh me një shtresë bozonesh, si eksitonet indirekte, ekciton-polaronet, etj.Ndërveprimi midis grimcave Bose dhe Fermi çoi në një sërë fenomenesh të reja dhe magjepsëse, të cilat zgjuan interesin e të dy palëve.Pamje bazë dhe e orientuar nga aplikacioni.
Në këtë punë, studiuesit raportuan një mekanizëm të ri superpërcjellës në grafen, i cili është për shkak të ndërveprimit midis elektroneve dhe "bogolonëve" dhe jo fononeve në një sistem tipik BCS.Bogolonët ose kuazigrimcat e Bogoliubov janë ngacmime në BEC, të cilat kanë karakteristika të caktuara të grimcave.Brenda kufijve të caktuar të parametrave, ky mekanizëm lejon që temperatura kritike superpërcjellëse në grafen të arrijë deri në 70 Kelvin.Studiuesit kanë zhvilluar gjithashtu një teori të re mikroskopike BCS që fokusohet në mënyrë specifike në sistemet e bazuara në grafen të ri hibrid.Modeli që ata propozuan parashikon gjithashtu se vetitë superpërcjellëse mund të rriten me temperaturën, duke rezultuar në një varësi jo monotonike të temperaturës së hendekut superpërçues.
Përveç kësaj, studimet kanë treguar se dispersioni Dirac i grafenit ruhet në këtë skemë të ndërmjetësuar nga bogolon.Kjo tregon se ky mekanizëm superpërcjellës përfshin elektrone me dispersion relativist dhe ky fenomen nuk është eksploruar mirë në fizikën e lëndës së kondensuar.
Kjo punë zbulon një mënyrë tjetër për të arritur superpërçueshmëri në temperaturë të lartë.Në të njëjtën kohë, duke kontrolluar vetitë e kondensatës, ne mund të rregullojmë superpërçueshmërinë e grafenit.Kjo tregon një mënyrë tjetër për të kontrolluar pajisjet superpërçuese në të ardhmen.
Koha e postimit: 16 korrik 2021 
