Сверхпроводимость — это физическое явление, при котором электросопротивление материала снижается до нуля при определенной критической температуре. Теория Бардина-Купера-Шриффера (БКШ) — это хорошо известное объяснение, которое описывает сверхпроводимость в большинстве материалов. Он утверждает, что куперовские пары электронов производятся в решетке при достаточно низкой температуре, а сверхпроводимость БКШ — это результат конденсации этих пар. Пусть сам графен является отличным проводником электричества, он не демонстрирует сверхпроводимость БКШ из-за подавления электрон-фононных взаимодействий. Это также причина того, что большинство «хороших» проводников, таких как золото и медь, являются «плохими» сверхпроводниками.

Южнокорейские исследователи заявили, что нашли новый альтернативный механизме достижения сверхпроводимости в графене. Они достигли этого, предложив систему, включающую графен и двумерный конденсат Бозе-Эйнштейна (БЭК).

Наряду со сверхпроводимостью БЭК — еще одно явление, возникающее при низких температурах. Это пятое состояние вещества, впервые предсказанное Эйнштейном в 1924 году. Образование БЭК происходит, когда низкоэнергетические атомы слипаются и входят в одно и то же энергетическое состояние, и эта область широко изучается в физике конденсированного состояния. Гибридная бозе-ферми-система по существу представляет собой слой электронов, взаимодействующих со слоем бозонов, таких как непрямые экситоны, экситон-поляритоны и т. Д. Взаимодействие между бозе-ферми-частицами приводит к различным новым захватывающим явлениям, которые вызывают интерес как у фундаментальные и прикладные перспективы.

В этой работе исследователи сообщают о новом механизме сверхпроводимости в графене, который возникает из-за взаимодействий между электронами и «боголонами», а не фононами, как в типичных системах BCS. Боголоны, или квазичастицы Боголюбова, — это возбуждение внутри БЭК, которое имеет некоторые характеристики частицы. В определенных диапазонах параметров этот механизм допускает критическую температуру сверхпроводимости до 70 Кельвинов внутри графена. Исследователи также разработали новую микроскопическую теорию BCS, в которой особое внимание уделяется новой гибридной системе на основе графена. Предложенная ими модель также предсказывает, что сверхпроводящие свойства могут улучшаться с температурой, что приводит к немонотонной температурной зависимости сверхпроводящей щели.

Также, исследование дало понять, что дираковская дисперсия графена сохраняется в этой схеме, опосредованной боголоном. Это говорит о том, что здесь работают электроны с релятивистской дисперсией — явлением, которое до сих пор изучено достаточно слабо физиками.