Ofurleiðni er eðlisfræðilegt fyrirbæri þar sem rafviðnám efnis fellur niður í núll við ákveðið mikilvæg hitastig.Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) kenningin er áhrifarík skýring sem lýsir ofurleiðni í flestum efnum.Þar er bent á að Cooper rafeindapör myndast í kristalgrindunum við nægilega lágan hita og að BCS ofurleiðni stafar af þéttingu þeirra.Þó að grafen sjálft sé frábær rafleiðari, sýnir það ekki BCS ofurleiðni vegna bælingar á rafeinda-fónón samskiptum.Þetta er ástæðan fyrir því að flestir „góðir“ leiðarar (eins og gull og kopar) eru „slæmir“ ofurleiðarar.
Vísindamenn við Center for Theoretical Physics of Complex Systems (PCS) við Institute of Basic Science (IBS, Suður-Kóreu) greindu frá nýjum valbúnaði til að ná ofurleiðni í grafeni.Þeir náðu þessu afreki með því að leggja til blendingskerfi sem samanstendur af grafeni og tvívíðu Bose-Einstein þéttivatni (BEC).Rannsóknin var birt í tímaritinu 2D Materials.
Blendingskerfi sem samanstendur af rafeindagasi (efra lagi) í grafeni, aðskilið frá tvívíða Bose-Einstein þéttivatninu, táknað með óbeinum örvum (bláum og rauðum lögum).Rafeindirnar og örvunarefnin í grafeni eru tengd með Coulomb krafti.
(a) Hitaháð ofurleiðarabilsins í bógolónmiðluðu ferli með hitaleiðréttingu (strikuð lína) og án hitaleiðréttingar (heigri lína).(b) Áríðandi hitastig ofurleiðandi umbreytinga sem fall af þéttleika þéttivatns fyrir víxlverkun bógolóns við (rauð strikuð lína) og án (svört heillína) hitaleiðrétting.Bláa punktalínan sýnir BKT umskiptishitastigið sem fall af þéttleika þéttivatnsins.
Auk ofurleiðni er BEC annað fyrirbæri sem á sér stað við lágt hitastig.Það er fimmta ástand efnis sem Einstein spáði fyrst fyrir um árið 1924. Myndun BEC á sér stað þegar lágorkufrumeindir safnast saman og komast í sama orkuástand, sem er svið umfangsmikilla rannsókna í eðlisfræði þétts efnis.Blendingurinn Bose-Fermi kerfið táknar í meginatriðum samspil rafeindalags við lag af bósónum, svo sem óbeinna örvunar, örvunar-skauta og svo framvegis.Samspil Bose og Fermi agna leiddi til margs konar nýstárlegra og heillandi fyrirbæra sem vöktu áhuga beggja aðila.Grunn- og forritamiðað útsýni.
Í þessari vinnu greindu vísindamennirnir frá nýju ofurleiðarakerfi í grafeni, sem stafar af víxlverkun rafeinda og „bogólóna“ frekar en hljóðnema í dæmigerðu BCS kerfi.Bogolons eða Bogoliubov hálfagnir eru örvun í BEC, sem hafa ákveðna eiginleika agna.Innan ákveðinna færibreytusviða gerir þessi vélbúnaður kleift að ofurleiðandi mikilvæga hitastigið í grafeni nái allt að 70 Kelvin.Vísindamenn hafa einnig þróað nýja smásæja BCS kenningu sem beinist sérstaklega að kerfum sem byggjast á nýju blendings grafeni.Líkanið sem þeir lögðu fram spáir einnig fyrir um að ofurleiðandi eiginleikar geti aukist með hitastigi, sem leiðir til óeintóna hitaháðar ofurleiðandi bilsins.
Að auki hafa rannsóknir sýnt að Dirac dreifing grafen er varðveitt í þessu bogólónmiðluðu kerfi.Þetta gefur til kynna að þessi ofurleiðnibúnaður feli í sér rafeindir með afstæðisdreifingu og þetta fyrirbæri hefur ekki verið vel rannsakað í eðlisfræði þétts efnis.
Þessi vinna sýnir aðra leið til að ná háhita ofurleiðni.Á sama tíma, með því að stjórna eiginleikum þéttivatnsins, getum við stillt ofurleiðni grafens.Þetta sýnir aðra leið til að stjórna ofurleiðaratækjum í framtíðinni.
Birtingartími: 16. júlí 2021 
