A supercondutividade é un fenómeno físico no que a resistencia eléctrica dun material cae a cero a unha determinada temperatura crítica.A teoría de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) é unha explicación eficaz, que describe a supercondutividade na maioría dos materiais.Sinala que os pares de electróns de Cooper fórmanse na rede cristalina a unha temperatura suficientemente baixa, e que a supercondutividade BCS procede da súa condensación.Aínda que o grafeno en si é un excelente condutor eléctrico, non presenta supercondutividade BCS debido á supresión da interacción electrón-fonón.É por iso que a maioría dos "bos" condutores (como o ouro e o cobre) son "malos" supercondutores.
Investigadores do Centro de Física Teórica de Sistemas Complexos (PCS) do Instituto de Ciencias Básicas (IBS, Corea do Sur) informaron dun novo mecanismo alternativo para acadar a supercondutividade no grafeno.Lograron esta fazaña propoñendo un sistema híbrido composto por grafeno e condensado de Bose-Einstein (BEC) bidimensional.A investigación publicouse na revista 2D Materials.
Un sistema híbrido formado por gas electrónico (capa superior) en grafeno, separado do condensado bidimensional de Bose-Einstein, representado por excitóns indirectos (capas azul e vermella).Os electróns e excitóns do grafeno están acoplados pola forza de Coulomb.
(a) A dependencia da temperatura da fenda superconductora no proceso mediado por bogolón con corrección de temperatura (liña discontinua) e sen corrección de temperatura (liña continua).(b) A temperatura crítica da transición supercondutora en función da densidade do condensado para as interaccións mediadas por bogolon con corrección de temperatura (liña discontinua vermella) e sen (liña continua negra).A liña de puntos azul mostra a temperatura de transición BKT en función da densidade do condensado.
Ademais da supercondutividade, o BEC é outro fenómeno que se produce a baixas temperaturas.É o quinto estado da materia que predixo por primeira vez Einstein en 1924. A formación de BEC prodúcese cando os átomos de baixa enerxía se reúnen e entran no mesmo estado enerxético, que é un campo de investigación extensa na física da materia condensada.O sistema híbrido Bose-Fermi representa esencialmente a interacción dunha capa de electróns cunha capa de bosóns, como excitóns indirectos, excitóns-polaróns, etc.A interacción entre as partículas de Bose e Fermi deu lugar a unha variedade de fenómenos novedosos e fascinantes, que espertaron o interese de ambas as partes.Vista básica e orientada á aplicación.
Neste traballo, os investigadores informaron dun novo mecanismo superconductor no grafeno, que se debe á interacción entre electróns e "bogolons" en lugar dos fonóns nun sistema BCS típico.As bogolons ou cuasipartículas de Bogooliubov son excitacións en BEC, que teñen certas características das partículas.Dentro de certos intervalos de parámetros, este mecanismo permite que a temperatura crítica superconductora do grafeno chegue ata os 70 Kelvin.Os investigadores tamén desenvolveron unha nova teoría microscópica BCS que se centra especificamente en sistemas baseados en novo grafeno híbrido.O modelo que propuxeron tamén prevé que as propiedades superconductoras poden aumentar coa temperatura, dando lugar a unha dependencia da temperatura non monótona do espazo superconductor.
Ademais, os estudos demostraron que a dispersión de Dirac do grafeno consérvase neste esquema mediado por bogolon.Isto indica que este mecanismo superconductor implica electróns con dispersión relativista, e este fenómeno non foi ben explorado na física da materia condensada.
Este traballo revela outra forma de conseguir a supercondutividade a alta temperatura.Ao mesmo tempo, controlando as propiedades do condensado, podemos axustar a supercondutividade do grafeno.Isto mostra outra forma de controlar os dispositivos supercondutores no futuro.
Hora de publicación: 16-Xul-2021 
