Գերհաղորդունակությունը ֆիզիկական երևույթ է, երբ նյութի էլեկտրական դիմադրությունը որոշակի կրիտիկական ջերմաստիճանում իջնում է մինչև զրոյի:Բարդին-Կուպեր-Շրիֆերի (BCS) տեսությունը արդյունավետ բացատրություն է, որը նկարագրում է գերհաղորդականությունը նյութերի մեծ մասում:Այն մատնանշում է, որ Cooper էլեկտրոնային զույգերը ձևավորվում են բյուրեղային ցանցում բավական ցածր ջերմաստիճանում, և որ BCS գերհաղորդականությունը առաջանում է դրանց խտացումից:Չնայած գրաֆենն ինքնին հիանալի էլեկտրական հաղորդիչ է, այն չի ցուցաբերում BCS գերհաղորդականություն՝ էլեկտրոն-ֆոնոն փոխազդեցության ճնշման պատճառով:Ահա թե ինչու «լավ» հաղորդիչների մեծ մասը (օրինակ՝ ոսկին և պղինձը) «վատ» գերհաղորդիչներ են։
Հիմնարար գիտությունների ինստիտուտի (IBS, Հարավային Կորեա) համալիր համակարգերի տեսական ֆիզիկայի կենտրոնի (PCS) հետազոտողները հաղորդել են գրաֆենի գերհաղորդականության հասնելու նոր այլընտրանքային մեխանիզմի մասին:Նրանք այս հաջողությանը հասան՝ առաջարկելով հիբրիդային համակարգ, որը բաղկացած է գրաֆենից և երկչափ Բոզ-Էյնշտեյն կոնդենսատից (BEC):Հետազոտությունը հրապարակվել է 2D Materials ամսագրում։
Հիբրիդային համակարգ, որը բաղկացած է գրաֆենի մեջ գտնվող էլեկտրոնային գազից (վերին շերտ), որն առանձնացված է երկչափ Բոզե-Էյնշտեյն կոնդենսատից, որը ներկայացված է անուղղակի էքսիտոններով (կապույտ և կարմիր շերտեր):Գրաֆենի էլեկտրոններն ու էքցիտոնները զուգակցվում են Կուլոնյան ուժով։
ա) Բոգոլոնով միջնորդավորված գործընթացում գերհաղորդիչ բացվածքի ջերմաստիճանից կախվածությունը ջերմաստիճանի շտկումով (գծիկ գիծ) և առանց ջերմաստիճանի ուղղման (պինդ գիծ):բ) Գերհաղորդիչ անցման կրիտիկական ջերմաստիճանը՝ որպես կոնդենսատի խտության ֆունկցիա՝ բոգոլոնի միջնորդավորված փոխազդեցությունների համար (կարմիր գծավոր գիծ) և առանց (սև հոծ գիծ) ջերմաստիճանի ուղղման հետ։Կապույտ կետավոր գիծը ցույց է տալիս BKT անցումային ջերմաստիճանը՝ որպես կոնդենսատի խտության ֆունկցիա:
Բացի գերհաղորդականությունից, BEC-ը ևս մեկ երևույթ է, որը տեղի է ունենում ցածր ջերմաստիճաններում:Այն նյութի հինգերորդ վիճակն է, որն առաջին անգամ կանխատեսել է Էյնշտեյնը 1924 թվականին: BEC-ի ձևավորումը տեղի է ունենում, երբ ցածր էներգիայի ատոմները հավաքվում են միասին և մտնում են նույն էներգետիկ վիճակ, որը խտացված նյութի ֆիզիկայի լայնածավալ հետազոտությունների ոլորտ է:Հիբրիդ Bose-Fermi համակարգը ըստ էության ներկայացնում է էլեկտրոնների շերտի փոխազդեցությունը բոզոնների շերտի հետ, ինչպիսիք են անուղղակի էքսիտոնները, էքսիտոն-պոլարոնները և այլն։Bose-ի և Fermi-ի մասնիկների փոխազդեցությունը հանգեցրեց մի շարք նոր և հետաքրքրաշարժ երևույթների, որոնք առաջացրեցին երկու կողմերի հետաքրքրությունը:Հիմնական և կիրառական կողմնորոշված տեսք:
Այս աշխատանքում հետազոտողները զեկուցել են գրաֆենի նոր գերհաղորդիչ մեխանիզմի մասին, որը պայմանավորված է էլեկտրոնների և «բոգոլոնների» փոխազդեցությամբ, այլ ոչ թե տիպիկ BCS համակարգի ֆոնոններով:Բոգոլոնները կամ Բոգոլիուբովի քվազիմասնիկները գրգռումներ են BEC-ում, որոնք ունեն մասնիկների որոշակի բնութագրեր։Որոշակի պարամետրերի միջակայքում այս մեխանիզմը թույլ է տալիս գրաֆենի գերհաղորդիչ կրիտիկական ջերմաստիճանը հասնել մինչև 70 Կելվինի:Հետազոտողները նաև մշակել են նոր մանրադիտակային BCS տեսություն, որը հատուկ կենտրոնանում է նոր հիբրիդ գրաֆենի վրա հիմնված համակարգերի վրա:Նրանց առաջարկած մոդելը նաև կանխատեսում է, որ գերհաղորդիչ հատկությունները կարող են աճել ջերմաստիճանի հետ՝ հանգեցնելով գերհաղորդիչ բացվածքի ոչ միապաղաղ ջերմաստիճանից կախվածության։
Բացի այդ, ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ գրաֆենի Դիրակի դիսպերսիան պահպանվում է այս բոգոլոնի միջնորդավորված սխեմայում։Սա ցույց է տալիս, որ այս գերհաղորդիչ մեխանիզմը ներառում է հարաբերական դիսպերսիայով էլեկտրոններ, և այս երևույթը լավ ուսումնասիրված չէ խտացված նյութի ֆիզիկայում:
Այս աշխատանքը բացահայտում է բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդականության հասնելու ևս մեկ միջոց։Միևնույն ժամանակ, վերահսկելով կոնդենսատի հատկությունները, մենք կարող ենք հարմարեցնել գրաֆենի գերհաղորդականությունը։Սա ցույց է տալիս ապագայում գերհաղորդիչ սարքերը կառավարելու մեկ այլ միջոց:
Հրապարակման ժամանակը` Հուլիս-16-2021 
