В графене обнаружен новый механизм сверхпроводимости

Сверхпроводимость - это физическое явление, при котором электрическое сопротивление материала падает до нуля при определенной критической температуре.

Теория Бардина-Купера-Шриффера (BCS) является хорошо известным объяснением, которое описывает сверхпроводимость в большинстве материалов. Она утверждает, что при достаточно низкой температуре в решетке образуются куперовские пары электронов и что сверхпроводимость BCS возникает в результате их конденсации. Хотя графен сам по себе является отличным проводником электричества, он не демонстрирует BCS-сверхпроводимость из-за подавления электрон-фононного взаимодействия. Это также является причиной того, что большинство "хороших" проводников, таких как золото и медь, являются "плохими" сверхпроводниками.

Не обычная сверхпроводимость

Исследователи из Центра теоретической физики сложных систем (PCS) при Институте фундаментальных наук (IBS, Южная Корея) сообщили о новом альтернативном механизме достижения сверхпроводимости в графене. Они достигли этого, предложив гибридную систему, состоящую из графена и двумерного конденсата Бозе-Эйнштейна (BEC). Исследование опубликовано в журнале 2D Materials.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Наряду со сверхпроводимостью, BEC - это еще одно явление, возникающее при низких температурах. Это пятое состояние материи, впервые предсказанное Эйнштейном в 1924 году. Образование BEC происходит, когда низкоэнергетические атомы собираются вместе и переходят в одно энергетическое состояние, и это область, которая широко изучается в физике конденсированных сред. Гибридная система Бозе-Ферми по сути представляет собой слой электронов, взаимодействующих со слоем бозонов, таких как непрямые экситоны, экситон-поляритоны и т.д. Взаимодействие между частицами Бозе и Ферми приводит к различным новым увлекательным явлениям, которые вызывают интерес как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения.

В этой работе исследователи сообщают о новом механизме сверхпроводимости в графене, который возникает благодаря взаимодействию между электронами и "боголонами", а не фононами, как в типичных системах BCS. Боголоны, или квазичастицы Боголюбова, - это возбуждения в BEC, которые имеют некоторые характеристики частиц. В определенных диапазонах параметров этот механизм позволяет достичь критической температуры сверхпроводимости до 70 Кельвинов в графене. Исследователи также разработали новую микроскопическую теорию BCS, которая фокусируется конкретно на новой гибридной системе на основе графена. Предложенная ими модель также предсказывает, что сверхпроводящие свойства могут усиливаться с температурой, что приводит к немонотонной температурной зависимости сверхпроводящей щели.

Кроме того, исследование показало, что Дираковская дисперсия графена сохраняется в этой схеме, опосредованной боголоном. Это указывает на то, что в данном сверхпроводящем механизме участвуют электроны с релятивистской дисперсией - явление, которое не так хорошо изучено в физике конденсированных сред.

"Эта работа проливает свет на альтернативный способ достижения высокотемпературной сверхпроводимости. Между тем, контролируя свойства конденсата, мы можем настраивать сверхпроводимость графена. Это предполагает еще один канал для управления сверхпроводниковыми устройствами в будущем", - объясняет Иван Савенко, руководитель группы Light-Matter Interaction in Nanostructures (LUMIN) в PCS IBS. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet