Is-superkonduttività hija fenomenu fiżiku fejn ir-reżistenza elettrika ta' materjal tinżel għal żero f'ċerta temperatura kritika. It-teorija ta' Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) hija spjegazzjoni effettiva, li tiddeskrivi s-superkonduttività fil-biċċa l-kbira tal-materjali. Din tindika li l-pari ta' elettroni ta' Cooper huma ffurmati fil-kannizzata tal-kristall f'temperatura baxxa biżżejjed, u li s-superkonduttività BCS ġejja mill-kondensazzjoni tagħhom. Għalkemm il-grafene nnifsu huwa konduttur elettriku eċċellenti, ma jurix superkonduttività BCS minħabba s-soppressjoni tal-interazzjoni elettron-fonon. Huwa għalhekk li l-biċċa l-kbira tal-kondutturi "tajbin" (bħad-deheb u r-ram) huma superkondutturi "ħżiena".
Riċerkaturi fiċ-Ċentru għall-Fiżika Teoretika ta’ Sistemi Kumplessi (PCS) fl-Istitut tax-Xjenza Bażika (IBS, Korea t’Isfel) irrappurtaw mekkaniżmu alternattiv ġdid biex jiksbu superkonduttività fil-grafene. Huma kisbu din il-kisba billi pproponew sistema ibrida magħmula minn grafene u kondensat Bose-Einstein bidimensjonali (BEC). Ir-riċerka ġiet ippubblikata fil-ġurnal 2D Materials.
Sistema ibrida li tikkonsisti minn gass elettroniku (saff ta' fuq) fil-grafene, separat mill-kondensat ta' Bose-Einstein bidimensjonali, rappreżentat minn eċitoni indiretti (saffi blu u ħomor). L-elettroni u l-eċitoni fil-grafene huma akkoppjati bil-forza ta' Coulomb.
(a) Id-dipendenza mit-temperatura tad-distakk superkonduttiv fil-proċess medjat mill-bogolon bil-korrezzjoni tat-temperatura (linja mqattgħa) u mingħajr korrezzjoni tat-temperatura (linja solida). (b) It-temperatura kritika tat-tranżizzjoni superkonduttiva bħala funzjoni tad-densità tal-kondensat għal interazzjonijiet medjati mill-bogolon bil-korrezzjoni tat-temperatura (linja mqattgħa ħamra) u mingħajr (linja solida sewda). Il-linja blu bit-tikek turi t-temperatura tat-tranżizzjoni BKT bħala funzjoni tad-densità tal-kondensat.
Minbarra s-superkonduttività, il-BEC huwa fenomenu ieħor li jseħħ f'temperaturi baxxi. Huwa l-ħames stat tal-materja li ġie mbassar għall-ewwel darba minn Einstein fl-1924. Il-formazzjoni tal-BEC isseħħ meta atomi ta' enerġija baxxa jinġabru flimkien u jidħlu fl-istess stat ta' enerġija, li huwa qasam ta' riċerka estensiva fil-fiżika tal-materja kkondensata. Is-sistema ibrida Bose-Fermi essenzjalment tirrappreżenta l-interazzjoni ta' saff ta' elettroni ma' saff ta' bosoni, bħal eċċitoni indiretti, eċċitoni-polaroni, eċċ. L-interazzjoni bejn il-partiċelli Bose u Fermi wasslet għal varjetà ta' fenomeni ġodda u affaxxinanti, li qanqlu l-interess taż-żewġ partijiet. Veduta bażika u orjentata lejn l-applikazzjoni.
F'dan ix-xogħol, ir-riċerkaturi rrappurtaw mekkaniżmu superkonduttiv ġdid fil-grafene, li huwa dovut għall-interazzjoni bejn l-elettroni u l-"bogolons" aktar milli l-fonons f'sistema BCS tipika. Il-bogolons jew il-kwasipartiċelli ta' Bogoliubov huma eċċitazzjonijiet fil-BEC, li għandhom ċerti karatteristiċi ta' partiċelli. F'ċerti firxiet ta' parametri, dan il-mekkaniżmu jippermetti li t-temperatura kritika superkonduttiva fil-grafene tilħaq sa 70 Kelvin. Ir-riċerkaturi żviluppaw ukoll teorija BCS mikroskopika ġdida li tiffoka speċifikament fuq sistemi bbażati fuq grafene ibridu ġdid. Il-mudell li pproponew ibassar ukoll li l-proprjetajiet superkonduttivi jistgħu jiżdiedu mat-temperatura, li jirriżulta f'dipendenza mhux monotonika tat-temperatura tad-distakk superkonduttiv.
Barra minn hekk, studji wrew li d-dispersjoni ta' Dirac tal-grafene hija ppreservata f'din l-iskema medjata minn bogolon. Dan jindika li dan il-mekkaniżmu superkonduttiv jinvolvi elettroni b'dispersjoni relativistika, u dan il-fenomenu ma ġiex esplorat sew fil-fiżika tal-materja kkondensata.
Dan ix-xogħol jiżvela mod ieħor kif tinkiseb superkonduttività f'temperatura għolja. Fl-istess ħin, billi nikkontrollaw il-proprjetajiet tal-kondensat, nistgħu naġġustaw is-superkonduttività tal-grafene. Dan juri mod ieħor kif jiġu kkontrollati apparati superkonduttivi fil-futur.
Ħin tal-pubblikazzjoni: 16 ta' Lulju 2021 
