Superkonduktivitas iku sawijining fenomena fisik ing ngendi resistensi listrik saka sawijining materi mudhun dadi nol ing suhu kritis tartamtu. Teori Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) minangka panjelasan sing efektif, sing nggambarake superkonduktivitas ing umume materi. Teori iki nuduhake yen pasangan elektron Cooper kawangun ing kisi kristal ing suhu sing cukup endhek, lan superkonduktivitas BCS asale saka kondensasi. Sanajan graphene dhewe minangka konduktor listrik sing apik banget, nanging ora nuduhake superkonduktivitas BCS amarga ana penekanan interaksi elektron-fonon. Iki sebabe umume konduktor "apik" (kayata emas lan tembaga) minangka superkonduktor "ala".
Para peneliti ing Pusat Fisika Teoretis Sistem Kompleks (PCS) ing Institut Ilmu Dasar (IBS, Korea Selatan) nglaporake mekanisme alternatif anyar kanggo entuk superkonduktivitas ing graphene. Dheweke nggayuh prestasi iki kanthi ngusulake sistem hibrida sing kasusun saka graphene lan kondensat Bose-Einstein rong dimensi (BEC). Riset iki diterbitake ing jurnal 2D Materials.
Sistem hibrida sing kasusun saka gas elektron (lapisan ndhuwur) ing graphene, dipisahake saka kondensat Bose-Einstein rong dimensi, diwakili dening eksiton ora langsung (lapisan biru lan abang). Elektron lan eksiton ing graphene digandhengake karo gaya Coulomb.
(a) Katergantungan suhu saka celah superkonduktor ing proses sing dimediasi bogolon kanthi koreksi suhu (garis putus-putus) lan tanpa koreksi suhu (garis padat). (b) Suhu kritis transisi superkonduktor minangka fungsi saka kapadhetan kondensat kanggo interaksi sing dimediasi bogolon karo (garis putus-putus abang) lan tanpa (garis padat ireng) koreksi suhu. Garis putus-putus biru nuduhake suhu transisi BKT minangka fungsi saka kapadhetan kondensat.
Saliyané superkonduktivitas, BEC minangka fenomena liyané sing kedadeyan ing suhu cendhèk. Iki minangka kahanan materi kaping lima sing pisanan diprediksi déning Einstein ing taun 1924. Pembentukan BEC kedadeyan nalika atom-atom kanthi energi rendah nglumpuk lan mlebu ing kahanan energi sing padha, sing minangka bidang riset ekstensif ing fisika materi sing dipadhetke. Sistem Bose-Fermi hibrida intine makili interaksi lapisan elektron karo lapisan boson, kayata eksiton ora langsung, eksiton-polaron, lan liya-liyané. Interaksi antarane partikel Bose lan Fermi ndadékaké macem-macem fenomena anyar lan menarik, sing nuwuhake minat saka kaloro pihak. Pandangan dhasar lan aplikasi.
Ing karya iki, para peneliti nglaporake mekanisme superkonduktor anyar ing graphene, sing disebabake interaksi antarane elektron lan "bogolon" tinimbang fonon ing sistem BCS khas. Bogolon utawa quasipartikel Bogoliubov minangka eksitasi ing BEC, sing duwe karakteristik partikel tartamtu. Ing rentang parameter tartamtu, mekanisme iki ngidini suhu kritis superkonduktor ing graphene tekan 70 Kelvin. Para peneliti uga wis ngembangake teori BCS mikroskopis anyar sing khusus fokus ing sistem adhedhasar graphene hibrida anyar. Model sing diusulake uga prédhiksi manawa sifat superkonduktor bisa mundhak kanthi suhu, sing nyebabake katergantungan suhu non-monotonik saka celah superkonduktor.
Kajaba iku, panliten nuduhake yen dispersi Dirac saka graphene dijaga ing skema sing dimediasi bogolon iki. Iki nuduhake yen mekanisme superkonduktor iki nglibatake elektron kanthi dispersi relativistik, lan fenomena iki durung dieksplorasi kanthi apik ing fisika materi terkondensasi.
Karya iki mbukak cara liya kanggo entuk superkonduktivitas suhu dhuwur. Ing wektu sing padha, kanthi ngontrol sifat kondensat, kita bisa nyetel superkonduktivitas graphene. Iki nuduhake cara liya kanggo ngontrol piranti superkonduktor ing mangsa ngarep.
Wektu kiriman: 16 Juli 2021 
