초전도성은 특정 임계 온도에서 물질의 전기 저항이 0으로 떨어지는 물리적 현상입니다.BCS(Bardeen-Cooper-Schrieffer) 이론은 대부분의 물질에서 초전도성을 설명하는 효과적인 설명입니다.쿠퍼 전자쌍은 충분히 낮은 온도에서 결정 격자에서 형성되며 BCS 초전도성은 이들의 응축에서 비롯된다는 점을 지적한다.그래핀 자체는 우수한 전기 전도체이지만 전자-포논 상호작용 억제로 인해 BCS 초전도성을 나타내지 않는다.이것이 대부분의 "좋은" 전도체(예: 금 및 구리)가 "나쁜" 초전도체인 이유입니다.
기초과학연구원(IBS, South Korea)의 복잡계 이론물리학 연구단(PCS) 연구원들은 그래핀에서 초전도성을 달성하기 위한 새로운 대체 메커니즘을 보고했다.그들은 그래핀과 2차원 보스-아인슈타인 응축물(BEC)로 구성된 하이브리드 시스템을 제안함으로써 이 업적을 달성했습니다.이 연구는 저널 2D Materials에 게재되었습니다.
간접 엑시톤(청색 및 적색 층)으로 표현되는 2차원 보스-아인슈타인 응축물에서 분리된 그래핀 내의 전자 가스(최상층)로 구성된 하이브리드 시스템.그래핀의 전자와 엑시톤은 쿨롱 힘에 의해 결합됩니다.
(a) 온도 보정(점선) 및 온도 보정(실선)이 없는 보골론 매개 공정에서 초전도 갭의 온도 의존성.( b ) (빨간색 점선) 및 (검은 색 실선) 온도 보정이없는 보 골론 매개 상호 작용에 대한 응축수 밀도의 함수로서 초전도 전이의 임계 온도.파란색 점선은 BKT 전이 온도를 응축수 밀도의 함수로 나타냅니다.
초전도성 외에도 BEC는 저온에서 발생하는 또 다른 현상입니다.1924년 아인슈타인이 처음으로 예측한 물질의 다섯 번째 상태이다. BEC의 형성은 저에너지 원자들이 모여서 동일한 에너지 상태에 들어갈 때 발생하는데, 이는 응집물질물리학의 광범위한 연구 분야이다.하이브리드 Bose-Fermi 시스템은 기본적으로 간접 엑시톤, 엑시톤-폴라론 등과 같은 보손 층과 전자 층의 상호 작용을 나타냅니다.Bose와 Fermi 입자 간의 상호 작용은 다양하고 새롭고 흥미로운 현상으로 이어져 양측의 관심을 불러 일으켰습니다.기본 및 애플리케이션 지향 보기.
이번 연구에서 연구진은 그래핀에서 새로운 초전도 메커니즘을 보고했는데, 이는 전형적인 BCS 시스템에서 포논이 아닌 전자와 "보골론" 사이의 상호작용 때문이다.Bogolons 또는 Bogoliubov 준입자는 입자의 특정 특성을 갖는 BEC의 여기입니다.특정 매개변수 범위 내에서 이 메커니즘은 그래핀의 초전도 임계 온도가 70켈빈에 도달할 수 있도록 합니다.연구원들은 또한 새로운 하이브리드 그래핀을 기반으로 하는 시스템에 특별히 초점을 맞춘 새로운 미세 BCS 이론을 개발했습니다.그들이 제안한 모델은 또한 초전도 특성이 온도에 따라 증가하여 초전도 갭의 비단조적인 온도 의존성을 초래할 수 있다고 예측합니다.
또한, 연구에 따르면 그래핀의 Dirac 분산이 이 bogolon 매개 체계에서 보존되는 것으로 나타났습니다.이것은 이 초전도 메커니즘이 상대론적 분산을 가진 전자를 포함하고 있으며 이 현상은 응집 물질 물리학에서 잘 탐구되지 않았음을 나타냅니다.
이 작업은 고온 초전도성을 달성하는 또 다른 방법을 보여줍니다.동시에 응축물의 특성을 조절함으로써 그래핀의 초전도성을 조절할 수 있다.이것은 미래에 초전도 장치를 제어하는 또 다른 방법을 보여줍니다.
게시 시간: 2021년 7월 16일 
