Mae uwch -ddargludedd yn ffenomen gorfforol lle mae gwrthiant trydanol deunydd yn gostwng i sero ar dymheredd critigol penodol. Mae theori Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) yn esboniad effeithiol, sy'n disgrifio'r uwch-ddargludedd yn y mwyafrif o ddeunyddiau. Mae'n tynnu sylw bod parau electronau Cooper yn cael eu ffurfio yn y dellt grisial ar dymheredd digon isel, a bod gor -ddargludedd BCS yn dod o'u cyddwysiad. Er bod graphene ei hun yn ddargludydd trydanol rhagorol, nid yw'n arddangos uwch-ddargludedd BCS oherwydd atal rhyngweithio electron-ffonon. Dyma pam mae'r mwyafrif o ddargludyddion “da” (fel aur a chopr) yn uwch -ddargludyddion “drwg”.
Adroddodd ymchwilwyr yn y Ganolfan Ffiseg Damcaniaethol Systemau Cymhleth (PCS) yn y Sefydliad Gwyddoniaeth Sylfaenol (IBS, De Korea) fecanwaith amgen newydd i gyflawni uwch -ddargludedd mewn graphene. Fe wnaethant gyflawni'r gamp hon trwy gynnig system hybrid sy'n cynnwys graphene a cyddwysiad dau ddimensiwn Bose-Einstein (BEC). Cyhoeddwyd yr ymchwil yn y cyfnodolyn 2D Materials.
System hybrid sy'n cynnwys nwy electron (haen uchaf) mewn graphene, wedi'i wahanu oddi wrth gyddwysiad dau ddimensiwn Bose-Einstein, wedi'i gynrychioli gan excitonau anuniongyrchol (haenau glas a choch). Mae'r electronau a'r excitons mewn graphene yn cael eu cyplysu gan rym Coulomb.
(A) Dibyniaeth tymheredd y bwlch uwch-ddargludol yn y broses wedi'i gyfryngu gan bogolon gyda chywiriad tymheredd (llinell wedi'i chwalu) a heb gywiro tymheredd (llinell solid). (b) Tymheredd critigol trosglwyddo uwch-ddargludol fel swyddogaeth dwysedd cyddwysiad ar gyfer rhyngweithiadau wedi'i gyfryngu gan bogolon â (llinell goch wedi'i chwalu) a heb gywiro tymheredd (llinell solid ddu). Mae'r llinell doredig las yn dangos tymheredd trosglwyddo BKT fel swyddogaeth dwysedd cyddwysiad.
Yn ogystal ag uwch -ddargludedd, mae BEC yn ffenomen arall sy'n digwydd ar dymheredd isel. Dyma'r pumed o fater a ragwelir gyntaf gan Einstein ym 1924. Mae ffurfio BEC yn digwydd pan fydd atomau ynni isel yn ymgynnull ac yn mynd i mewn i'r un wladwriaeth ynni, sy'n faes ymchwil helaeth mewn ffiseg mater cyddwys. Yn y bôn, mae'r system hybrid Bose-Fermi yn cynrychioli rhyngweithio haen o electronau â haen o bosonau, fel excitonau anuniongyrchol, pegynol exciton, ac ati. Arweiniodd y rhyngweithio rhwng gronynnau Bose a Fermi at amrywiaeth o ffenomenau newydd a hynod ddiddorol, a gododd ddiddordeb y ddwy ochr. Golygfa sylfaenol sy'n canolbwyntio ar gais.
Yn y gwaith hwn, nododd yr ymchwilwyr fecanwaith uwch -ddargludol newydd mewn graphene, sydd oherwydd y rhyngweithio rhwng electronau a “bogolons” yn hytrach na'r ffonau mewn system BCS nodweddiadol. Mae quasiparticles Bogolons neu Bogoliubov yn gyffro mewn BEC, sydd â nodweddion penodol o ronynnau. O fewn rhai ystodau paramedr, mae'r mecanwaith hwn yn caniatáu i'r tymheredd critigol uwch -ddargludol mewn graphene gyrraedd mor uchel â 70 kelvin. Mae ymchwilwyr hefyd wedi datblygu theori BCS microsgopig newydd sy'n canolbwyntio'n benodol ar systemau yn seiliedig ar graphene hybrid newydd. Mae'r model a gynigiwyd ganddynt hefyd yn rhagweld y gall yr eiddo uwch-ddargludol gynyddu gyda'r tymheredd, gan arwain at ddibyniaeth tymheredd an-monotonig y bwlch uwch-ddargludol.
Yn ogystal, mae astudiaethau wedi dangos bod gwasgariad Dirac graphene yn cael ei gadw yn y cynllun hwn wedi'i gyfryngu gan Bogolon. Mae hyn yn dangos bod y mecanwaith uwch -ddargludol hwn yn cynnwys electronau â gwasgariad perthynol, ac nid yw'r ffenomen hon wedi'i harchwilio'n dda mewn ffiseg mater cyddwys.
Mae'r gwaith hwn yn datgelu ffordd arall o gyflawni uwch-ddargludedd tymheredd uchel. Ar yr un pryd, trwy reoli priodweddau'r cyddwysiad, gallwn addasu uwch -ddargludedd graphene. Mae hyn yn dangos ffordd arall o reoli dyfeisiau uwch -ddargludol yn y dyfodol.
Amser Post: Gorffennaf-16-2021 
