სუპერგამტარობა არის ფიზიკური ფენომენი, რომელშიც მასალის ელექტრული წინააღმდეგობა გარკვეულ კრიტიკულ ტემპერატურაზე ნულამდე იკლებს. Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) თეორია არის ეფექტური ახსნა, რომელიც აღწერს სუპერგამტარობას უმეტეს მასალებში. იგი მიუთითებს, რომ Cooper Electron წყვილი წარმოიქმნება ბროლის ცხრილში საკმარისად დაბალ ტემპერატურაზე და რომ BCS სუპერგამტარობა მოდის მათი კონდენსაციიდან. მიუხედავად იმისა, რომ გრაფენი თავად არის შესანიშნავი ელექტრული დირიჟორი, იგი არ აჩვენებს BCS სუპერგამტარობას ელექტრონულ-ფონონის ურთიერთქმედების ჩახშობის გამო. სწორედ ამიტომ, ”კარგი” გამტარებლების უმეტესობა (მაგალითად, ოქრო და სპილენძი) არის ”ცუდი” სუპერგამტარები.
ძირითადი მეცნიერების ინსტიტუტში (IBS, სამხრეთ კორეა) კომპლექსური სისტემების თეორიული ფიზიკის (PCS) თეორიული ფიზიკის ცენტრის მკვლევარებმა განაცხადეს ახალი ალტერნატიული მექანიზმი გრაფენში სუპერგამტარობის მისაღწევად. მათ მიაღწიეს ამ Feat- ს, გრეფენის და ორგანზომილებიანი ბოსე-აინშტაინის კონდენსატის (BEC) შედგენის ჰიბრიდული სისტემის შემოთავაზებით. კვლევა გამოქვეყნდა ჟურნალში 2D მასალებში.
ჰიბრიდული სისტემა, რომელიც შედგება ელექტრონული გაზისგან (ზედა ფენა) გრაფენში, რომელიც გამოყოფილია ორგანზომილებიანი ბოსე-ეინშტეინის კონდენსატისაგან, რომელიც წარმოდგენილია არაპირდაპირი აგზნებით (ლურჯი და წითელი ფენები). გრაფენში არსებული ელექტრონები და აგზნებები თან ახლავს Coulomb Force- ს.
(ა) სუპერგამტარი უფსკრული ტემპერატურის დამოკიდებულება ბოგოლონის შუამავლობით პროცესში ტემპერატურის კორექტირებით (გამონაყარი ხაზით) და ტემპერატურის კორექტირების გარეშე (მყარი ხაზი). (ბ) სუპერგამტარი გადასვლის კრიტიკული ტემპერატურა, როგორც კონდენსატის სიმკვრივის ფუნქცია ბოგოლონის შუამავლობით ურთიერთქმედებისთვის (წითელი გამონაყარის ხაზთან) და (შავი მყარი ხაზის) ტემპერატურის კორექტირებისთვის. ლურჯი წერტილოვანი ხაზი გვიჩვენებს BKT გადასვლის ტემპერატურას, როგორც კონდენსატის სიმკვრივის ფუნქციას.
სუპერგამტარობის გარდა, BEC არის კიდევ ერთი ფენომენი, რომელიც გვხვდება დაბალ ტემპერატურაზე. ეს არის მატერიის მეხუთე მდგომარეობა, რომელიც პირველად იწინასწარმეტყველა აინშტაინმა 1924 წელს. BEC- ის წარმოქმნა ხდება მაშინ, როდესაც დაბალი ენერგიის ატომები იკრიბებიან და შედიან იმავე ენერგეტიკულ მდგომარეობაში, რაც ვრცელი კვლევების სფეროა შედედებული მატერიის ფიზიკაში. ჰიბრიდული Bose-Fermi სისტემა არსებითად წარმოადგენს ელექტრონების ფენის ურთიერთქმედებას ბოსონების ფენით, მაგალითად, არაპირდაპირი აგზნებით, ექსკიტონ-პოლოლარონებით და ა.შ. ბოსისა და ფერმის ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედებამ გამოიწვია მრავალფეროვანი რომანი და მომხიბლავი მოვლენები, რამაც ორივე მხარის ინტერესი გამოიწვია. ძირითადი და პროგრამაზე ორიენტირებული ხედი.
ამ ნაშრომში, მკვლევარებმა გამოაცხადეს გრაფენში ახალი ზებუნებრივი მექანიზმი, რაც გამოწვეულია ელექტრონებსა და „ბოგოლონებს“ შორის ურთიერთქმედებით, ვიდრე ფონონები ტიპიური BCS სისტემაში. Bogolons ან Bogoliubov quasiparticles არის აგზნება BEC- ში, რომელთაც აქვთ ნაწილაკების გარკვეული მახასიათებლები. გარკვეული პარამეტრის დიაპაზონში, ეს მექანიზმი საშუალებას აძლევს გრაფენში სუპერგამტარობის კრიტიკულ ტემპერატურას მიაღწიოს 70 კელვინს. მკვლევარებმა ასევე შეიმუშავეს ახალი მიკროსკოპული BCS თეორია, რომელიც კონკრეტულად ფოკუსირებულია სისტემებზე, რომლებიც დაფუძნებულია ახალ ჰიბრიდულ გრაფენზე. მათ მიერ შემოთავაზებული მოდელი ასევე პროგნოზირებს, რომ სუპერგამტარობის თვისებები შეიძლება გაიზარდოს ტემპერატურასთან, რის შედეგადაც ხდება სუპერგამტარი უფსკრული არა-მონოტონური ტემპერატურის დამოკიდებულება.
გარდა ამისა, კვლევებმა აჩვენა, რომ გრაფენის DIRAC დისპერსია დაცულია ამ ბოგოლონის შუამავლობით სქემაში. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ ამ სუპერგამტარობის მექანიზმი მოიცავს ელექტრონებს რელატივისტური დისპერსიით, და ეს ფენომენი კარგად არ არის შესწავლილი შედედებული მატერიის ფიზიკაში.
ეს ნამუშევარი ცხადყოფს სხვა გზას მაღალი ტემპერატურის სუპერგამტარობის მისაღწევად. ამავდროულად, კონდენსატის თვისებების გაკონტროლებით, ჩვენ შეგვიძლია დავარეგულიროთ გრაფენის სუპერგამტარობა. ეს გვიჩვენებს მომავალში სუპერგამტარი მოწყობილობების კონტროლის კიდევ ერთ გზას.
პოსტის დრო: ივლისი -16-2021 
