超伝導は、材料の電気抵抗が特定の臨界温度でゼロに低下する物理的な現象です。 Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理論は効果的な説明であり、ほとんどの材料の超伝導性を説明しています。クーパー電子のペアは、十分に低い温度で結晶格子に形成され、BCSの超伝導が凝縮から生じることを指摘しています。グラフェン自体は優れた電気導体ですが、電子とフォノンの相互作用の抑制により、BCS超伝導性を示しません。これが、ほとんどの「良い」導体（金や銅など）が「悪い」超伝導体である理由です。
基礎科学研究所（IBS、韓国）の複雑なシステム（PCS）の理論物理学センターの研究者は、グラフェンの超伝導性を達成するための新しい代替メカニズムを報告しました。彼らは、グラフェンと2次元のボーズ・エインシュタイン凝縮液（BEC）で構成されるハイブリッドシステムを提案することにより、この偉業を達成しました。この研究は、Journal 2D Materialsに掲載されました。
グラフェンの電子ガス（最上層）で構成されるハイブリッドシステム。間接励起子（青層と赤層）で表される2次元のボーズエインシュタイン凝縮液から分離されています。グラフェンの電子と励起子は、クーロン力によって結合されます。
（a）温度補正（破線）および温度補正なし（固体）を使用したボゴロン媒介プロセスの超伝導ギャップの温度依存性。 （b）ボゴロンを介した相互作用（赤い破線）および（黒い固体線）温度補正なしの凝縮液密度の関数としての超伝導遷移の臨界温度。青い点線は、凝縮液密度の関数としてBKT遷移温度を示しています。
超伝導に加えて、BECは低温で発生する別の現象です。これは、1924年にアインシュタインによって最初に予測された5番目の物質状態です。低エネルギー原子が集まって同じエネルギー状態に入ると、BECの形成が起こります。これは、凝縮物質物理学の広範な研究の分野です。ハイブリッドボーズフェルミシステムは、本質的に、間接励起子、励起子極極など、電子の層とボソンの層との相互作用を表します。 Bose粒子とフェルミ粒子間の相互作用は、さまざまな斬新で魅力的な現象につながり、両当事者の関心を引き起こしました。基本的およびアプリケーション指向のビュー。
この研究では、研究者はグラフェンの新しい超伝導メカニズムを報告しました。これは、典型的なBCSシステムのフォノンではなく、電子と「ボゴロン」の相互作用によるものです。ボゴロンまたはボゴリューボフ準粒子は、粒子の特定の特性を持つBECの励起です。特定のパラメーター範囲内で、このメカニズムにより、グラフェンの超伝導臨界温度が70ケルビンに達することができます。研究者はまた、新しいハイブリッドグラフェンに基づいたシステムに特異的に焦点を当てる新しい顕微鏡BCS理論を開発しました。彼らが提案したモデルは、超伝導特性が温度とともに増加し、超伝導ギャップの非モノトニック温度依存性をもたらすことも予測しています。
さらに、研究により、グラフェンのディラック分散がこのボゴロンを介したスキームに保存されていることが示されています。これは、この超伝導メカニズムには相対的な分散を伴う電子が含まれており、この現象は凝縮物質物理学でよく調査されていないことを示しています。
この作業は、高温の超伝導を達成する別の方法を明らかにしています。同時に、凝縮液の特性を制御することにより、グラフェンの超伝導性を調整できます。これは、将来的に超伝導デバイスを制御する別の方法を示しています。
投稿時間：7月16日 - 2021年
