Superconductivity ni jambo la mwili ambalo upinzani wa umeme wa nyenzo huanguka hadi sifuri kwa joto fulani muhimu. Nadharia ya Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) ni maelezo madhubuti, ambayo inaelezea superconductivity katika vifaa vingi. Inabainisha kuwa jozi za elektroni za Cooper zinaundwa kwenye kimiani ya kioo kwa joto la chini, na kwamba superconductivity ya BCS inatoka kwa fidia yao. Ingawa graphene yenyewe ni conductor bora ya umeme, haionyeshi uboreshaji wa BCS kwa sababu ya kukandamiza mwingiliano wa elektroni-phonon. Hii ndio sababu conductors "nzuri" (kama dhahabu na shaba) ni "mbaya" superconductors.
Watafiti katika Kituo cha Fizikia ya nadharia ya Mifumo ngumu (PCS) katika Taasisi ya Sayansi ya Msingi (IBS, Korea Kusini) waliripoti utaratibu mpya wa kufikia superconductivity katika graphene. Walifanikisha kazi hii kwa kupendekeza mfumo wa mseto uliojumuisha graphene na pande mbili za Bose-Einstein Condensate (BEC). Utafiti huo ulichapishwa katika Jarida la Vifaa vya 2D.
Mfumo wa mseto unaojumuisha gesi ya elektroni (safu ya juu) katika graphene, iliyotengwa na condensate ya pande mbili ya Bose-Einstein, iliyowakilishwa na msisimko usio wa moja kwa moja (tabaka za bluu na nyekundu). Elektroni na msisimko katika graphene zinajumuishwa na Coulomb Force.
. . Mstari ulio na alama ya bluu unaonyesha joto la mpito la BKT kama kazi ya wiani wa condensate.
Mbali na superconductivity, BEC ni jambo lingine ambalo hufanyika kwa joto la chini. Ni hali ya tano ya jambo lililotabiriwa kwanza na Einstein mnamo 1924. Uundaji wa BEC hufanyika wakati atomi za nishati ya chini hukusanyika pamoja na kuingia katika hali ile ile ya nishati, ambayo ni uwanja wa utafiti wa kina katika fizikia ya jambo lililofupishwa. Mfumo wa mseto wa mseto wa mseto kimsingi unawakilisha mwingiliano wa safu ya elektroni na safu ya vifurushi, kama vile msisimko usio wa moja kwa moja, msisimko-polarons, na kadhalika. Mwingiliano kati ya chembe za Bose na Fermi ulisababisha riwaya na matukio ya kuvutia, ambayo yalizua shauku ya pande zote. Mtazamo wa kimsingi na ulioelekezwa kwa matumizi.
Katika kazi hii, watafiti waliripoti utaratibu mpya wa uboreshaji katika graphene, ambayo ni kwa sababu ya mwingiliano kati ya elektroni na "bogolons" badala ya phonons katika mfumo wa kawaida wa BCS. Bogolons au Bogoliubov quasiparticles ni msisimko katika BEC, ambayo ina sifa fulani za chembe. Katika safu fulani za parameta, utaratibu huu unaruhusu joto la juu katika graphene kufikia kiwango cha juu kama 70 Kelvin. Watafiti pia wameandaa nadharia mpya ya microscopic BCS ambayo inazingatia mifumo kulingana na graphene mpya ya mseto. Mfano ambao walipendekeza pia unatabiri kuwa mali ya superconducting inaweza kuongezeka na joto, na kusababisha utegemezi wa joto usio wa monotonic wa pengo la superconducting.
Kwa kuongezea, tafiti zimeonyesha kuwa utawanyiko wa dirac wa graphene umehifadhiwa katika mpango huu wa upatanishi wa Bogolon. Hii inaonyesha kuwa utaratibu huu wa kuzidisha unajumuisha elektroni zilizo na utawanyiko wa uhusiano, na jambo hili halijachunguzwa vizuri katika fizikia ya jambo lililofupishwa.
Kazi hii inaonyesha njia nyingine ya kufikia superconductivity ya joto la juu. Wakati huo huo, kwa kudhibiti mali ya condensate, tunaweza kurekebisha superconductivity ya graphene. Hii inaonyesha njia nyingine ya kudhibiti vifaa vya juu katika siku zijazo.
Wakati wa chapisho: JUL-16-2021 
