Superkeçiricilik, müəyyən bir kritik temperaturda bir materialın elektrik müqavimətinin sıfıra düşdüyü fiziki bir fenomendir. Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) nəzəriyyəsi əksər materiallarda superkeçiriciliyi təsvir edən təsirli bir izahdır. Bu nəzəriyyə, Kuper elektron cütlərinin kristal qəfəsində kifayət qədər aşağı temperaturda əmələ gəldiyini və BCS superkeçiriciliyinin onların kondensasiyasından qaynaqlandığını göstərir. Qrafen özü əla elektrik keçiricisi olsa da, elektron-fonon qarşılıqlı təsirinin qarşısını aldığı üçün BCS superkeçiriciliyi nümayiş etdirmir. Buna görə də əksər "yaxşı" keçiricilər (məsələn, qızıl və mis) "pis" superkeçiricilərdir.
Təməl Elmlər İnstitutunun (İBS, Cənubi Koreya) nəzdindəki Mürəkkəb Sistemlərin Nəzəri Fizikası Mərkəzinin (MNM) tədqiqatçıları qrafendə superkeçiriciliyə nail olmaq üçün yeni alternativ mexanizm barədə məlumat veriblər. Onlar bu nailiyyətə qrafen və ikiölçülü Bose-Einstein kondensatından (BEC) ibarət hibrid sistem təklif etməklə nail olublar. Tədqiqat 2D Materials jurnalında dərc edilib.
Dolayı eksitonlarla (mavi və qırmızı təbəqələr) təmsil olunan, ikiölçülü Bose-Einstein kondensatından ayrılmış qrafendəki elektron qazından (üst təbəqə) ibarət hibrid sistem. Qrafendəki elektronlar və eksitonlar Kulon qüvvəsi ilə birləşir.
(a) Boqolon vasitəçiliyi ilə prosesdə temperatur korreksiyası ilə (kəsikli xətt) və temperatur korreksiyası olmadan (tam xətt) superkeçirici boşluğun temperatur asılılığı. (b) Boqolon vasitəçiliyi ilə (qırmızı kəsikli xətt) və (qara bütöv xətt) temperatur korreksiyası ilə qarşılıqlı təsirlər üçün kondensat sıxlığının funksiyası kimi superkeçirici keçidin kritik temperaturu. Mavi nöqtəli xətt BKT keçid temperaturunu kondensat sıxlığının funksiyası kimi göstərir.
Superkeçiriciliyə əlavə olaraq, BEC aşağı temperaturlarda baş verən başqa bir fenomendir. Bu, ilk dəfə 1924-cü ildə Eynşteyn tərəfindən proqnozlaşdırılan maddənin beşinci halıdır. BEC-nin əmələ gəlməsi, aşağı enerjili atomların bir araya gələrək eyni enerji halına girməsi zamanı baş verir ki, bu da kondensləşdirilmiş maddə fizikasında geniş tədqiqat sahəsidir. Hibrid Bose-Fermi sistemi, əsasən, elektron təbəqəsinin dolayı eksitonlar, eksiton-polyaronlar və s. kimi bozon təbəqəsi ilə qarşılıqlı təsirini təmsil edir. Bose və Fermi hissəcikləri arasındakı qarşılıqlı təsir hər iki tərəfin marağına səbəb olan müxtəlif yeni və maraqlı hadisələrə səbəb oldu. Əsas və tətbiq yönümlü baxış.
Bu işdə tədqiqatçılar qrafendə yeni bir ifratkeçirici mexanizmi barədə məlumat veriblər ki, bu da tipik BCS sistemində fononlar əvəzinə elektronlar və "boqolonlar" arasında qarşılıqlı təsirdən qaynaqlanır. Boqolonlar və ya Boqolyubov kvazipartikülləri BEC-də müəyyən hissəcik xüsusiyyətlərinə malik həyəcanlanmalardır. Müəyyən parametr diapazonlarında bu mexanizm qrafendəki ifratkeçirici kritik temperaturun 70 Kelvinə çatmasına imkan verir. Tədqiqatçılar həmçinin yeni hibrid qrafenə əsaslanan sistemlərə xüsusi diqqət yetirən yeni mikroskopik BCS nəzəriyyəsi hazırlayıblar. Təklif etdikləri model həmçinin ifratkeçirici xüsusiyyətlərin temperaturla arta biləcəyini və ifratkeçirici boşluğun qeyri-monoton temperatur asılılığına səbəb ola biləcəyini proqnozlaşdırır.
Bundan əlavə, tədqiqatlar göstərir ki, qrafenin Dirak dispersiyası bu boqolon vasitəçiliyi ilə sxemdə qorunub saxlanılır. Bu, bu ifrat keçirici mexanizmin relyativistik dispersiyaya malik elektronları əhatə etdiyini və bu fenomenin kondensləşdirilmiş maddə fizikasında yaxşı araşdırılmadığını göstərir.
Bu iş yüksək temperaturlu superkeçiriciliyə nail olmağın başqa bir yolunu ortaya qoyur. Eyni zamanda, kondensatın xüsusiyyətlərini idarə etməklə qrafenin superkeçiriciliyini tənzimləyə bilərik. Bu, gələcəkdə superkeçirici cihazları idarə etməyin başqa bir yolunu göstərir.
Yayımlanma vaxtı: 16 iyul 2021 
