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来自研究机构

在石墨烯中发现了新的超导机制

在石墨烯层附近放置一个二维玻色-爱因斯坦凝聚体可以使材料具有超导性

日期:
2021年7月14日
来源:
基础科学研究所
简介:
在石墨烯中发现了新的超导机制。在石墨烯层附近放置一个二维玻色-爱因斯坦凝聚体可以使材料具有超导性。
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完整的故事

超导是一种物理现象,在一定的临界温度下,材料的电阻降至零。Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS)理论是描述大多数材料超导性的一种公认的解释。指出在足够低的温度下,晶格中会形成库珀电子对,而BCS超导性是由它们的凝结产生的。虽然石墨烯本身是一种优秀的导电体,但由于电子-声子相互作用的抑制,它不会表现出BCS超导性。这也是大多数“好”导体(如金和铜)是“坏”超导体的原因。

韩国基础科学研究所(IBS)复杂系统理论物理中心(PCS)的研究人员报告了一种新的替代机制,可以在石墨烯中实现超导性。他们提出了一个由石墨烯和二维玻色-爱因斯坦凝聚物(BEC)组成的混合系统,从而实现了这一壮举。这项研究发表在杂志上二维材料

除了超导性,BEC是另一种在低温下产生的现象。这是爱因斯坦在1924年首次预测的物质的第五种状态。BEC的形成发生在低能原子聚集在一起并进入相同的能态时,是凝聚态物理中被广泛研究的一个领域。杂化玻色-费米系统本质上代表了一层电子与一层玻色子相互作用,如间接激子、激子-极化子等。玻色粒子和费米粒子之间的相互作用导致了各种新奇迷人的现象,从基础和面向应用的角度引起了人们的兴趣。

在这项工作中,研究人员报告了石墨烯中超导的新机制,这是由于电子和“波格隆”之间的相互作用而产生的,而不是典型的BCS系统中的声子。Bogolons或Bogoliubov准粒子是在BEC中激发的具有粒子某些特性的粒子。在某些参数范围内,该机制允许石墨烯内超导的临界温度高达70开尔文。研究人员还开发了一种新的微观BCS理论,专门针对新型石墨烯混合体系。他们提出的模型还预测,超导性能可以随着温度的升高而增强,从而导致超导间隙的非单调温度依赖性。

此外,研究表明石墨烯的狄拉克色散在这种波戈龙介导的方案中得到了保留。这表明这种超导机制涉及到具有相对论色散的电子——这种现象在凝聚态物理学中还没有得到很好的探索。

“这项工作揭示了实现高温超导的另一种方法。同时,通过控制凝聚物的性质,我们可以调节石墨烯的超导性。这为将来控制超导体器件提供了另一种途径。伊万·萨文科(Ivan Savenko)解释说,他是PCS IBS纳米结构中光物质相互作用(LUMIN)团队的负责人。

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故事来源:

材料所提供的基础科学研究所注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. 孙萌,A V Parafilo, K H A Villegas, V M Kovalev, I G Savenko。石墨烯中玻色-爱因斯坦凝聚态介导的超导性二维材料, 2021;8 (3): 031004 doi:10.1088 / 2053 - 1583 / ac0b49

引用此页

基础科学研究所。“在石墨烯中发现了超导的新机制:在石墨烯层附近放置一个二维玻色-爱因斯坦凝聚体,使材料具有超导性。”《科学日报》。科学日报,2021年7月14日。< www.koonmotors.com/releases/2021/07/210714110612.htm >。
基础科学研究所。(2021年7月14日)。石墨烯中发现的超导新机制:在石墨烯层附近放置一个二维玻色-爱因斯坦凝聚体,使材料具有超导性。《科学日报》。2023年6月18日检索自www.koonmotors.com/releases/2021/07/210714110612.htm
基础科学研究所。“在石墨烯中发现了超导的新机制:在石墨烯层附近放置一个二维玻色-爱因斯坦凝聚体,使材料具有超导性。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2021/07/210714110612.htm(2023年6月18日访问)。

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