Mae uwch-ddargludedd yn ffenomen ffisegol lle mae gwrthiant trydanol deunydd yn disgyn i sero ar dymheredd critigol penodol.Mae damcaniaeth Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) yn esboniad effeithiol, sy'n disgrifio'r uwchddargludedd yn y rhan fwyaf o ddeunyddiau.Mae'n nodi bod parau electronau Cooper yn cael eu ffurfio yn y dellt grisial ar dymheredd digon isel, a bod uwch-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.Dyna pam mae'r rhan fwyaf o ddargludyddion “da” (fel aur a chopr) yn uwchddargludyddion “drwg”.
Adroddodd ymchwilwyr yn y Ganolfan Ffiseg Ddamcaniaethol Systemau Cymhleth (PCS) yn y Sefydliad Gwyddoniaeth Sylfaenol (IBS, De Korea) fecanwaith amgen newydd i gyflawni uwch-ddargludedd mewn graphene.Cyflawnwyd y gamp hon trwy gynnig system hybrid yn cynnwys graphene a chyddwysiad Bose-Einstein dau ddimensiwn (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 y cyddwysiad Bose-Einstein dau-ddimensiwn, a gynrychiolir gan excitons 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 uwchddargludo yn y broses trwy gyfrwng bogolon gyda chywiro tymheredd (llinell doriad) a heb gywiro tymheredd (llinell solet).(b) Tymheredd critigol trawsnewidiad uwchddargludol fel swyddogaeth dwysedd cyddwysiad ar gyfer rhyngweithiadau trwy gyfrwng bogolon gyda (llinell doriad coch) a heb gywiriad tymheredd (llinell ddu solet).Mae'r llinell ddotiog las yn dangos tymheredd pontio BKT fel swyddogaeth dwysedd cyddwysiad.
Yn ogystal â superconductivity, mae BEC yn ffenomen arall sy'n digwydd ar dymheredd isel.Dyma'r pumed cyflwr mater a ragfynegwyd gyntaf gan Einstein ym 1924. Mae ffurfio BEC yn digwydd pan fydd atomau ynni isel yn casglu at ei gilydd ac yn mynd i mewn i'r un cyflwr egni, sy'n faes ymchwil helaeth mewn ffiseg mater cywasgedig.Yn ei hanfod, mae system hybrid Bose-Fermi yn cynrychioli rhyngweithio haen o electronau â haen o bosonau, megis excitons anuniongyrchol, exciton-polarons, ac ati.Arweiniodd y rhyngweithio rhwng gronynnau Bose a Fermi at amrywiaeth o ffenomenau newydd a hynod ddiddorol, a ysgogodd ddiddordeb y ddwy ochr.Golygfa sylfaenol a chymhwysiad-ganolog.
Yn y gwaith hwn, adroddodd yr ymchwilwyr fecanwaith uwch-ddargludo newydd mewn graphene, sydd i'w briodoli i'r rhyngweithio rhwng electronau a “bogolons” yn hytrach na'r ffonnau mewn system BCS nodweddiadol.Mae lledronynnau Bogolons neu Bogoliubov yn gynhyrfiadau yn BEC, sydd â nodweddion penodol gronynnau.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 sy'n seiliedig ar graphene hybrid newydd.Mae'r model a gynigiwyd ganddynt hefyd yn rhagweld y gall yr eiddo uwch-ddargludo gynyddu gyda thymheredd, gan arwain at ddibyniaeth tymheredd an-fonotonig yn y bwlch uwchddargludo.
Yn ogystal, mae astudiaethau wedi dangos bod gwasgariad Dirac o graphene wedi'i gadw yn y cynllun hwn sy'n cynnwys bogolon.Mae hyn yn dangos bod y mecanwaith uwch-ddargludo hwn yn cynnwys electronau â gwasgariad perthynoleddol, 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 superconductivity graphene.Mae hyn yn dangos ffordd arall o reoli dyfeisiau uwch-ddargludo yn y dyfodol.
Amser postio: Gorff-16-2021 
