A supercondutividade é um fenômeno físico no qual a resistência elétrica de um material cai para zero a uma certa temperatura crítica. A teoria de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) é uma explicação eficaz, que descreve a supercondutividade na maioria dos materiais. Ele ressalta que os pares de elétrons Cooper são formados na rede de cristal a uma temperatura suficientemente baixa e que a supercondutividade do BCS vem de sua condensação. Embora o próprio grafeno seja um excelente condutor elétrico, ele não exibe supercondutividade BCS devido à supressão da interação eletrônica-fonon. É por isso que a maioria dos condutores "bons" (como ouro e cobre) são supercondutores "ruins".
Pesquisadores do Centro de Física Teórica de sistemas complexos (PCs) do Instituto de Ciência Básica (IBS, Coréia do Sul) relataram um novo mecanismo alternativo para obter supercondutividade no grafeno. Eles conseguiram esse feito propondo um sistema híbrido composto por grafeno e condensado bidimensional de Bose-Einstein (BEC). A pesquisa foi publicada na revista 2D Materials.
Um sistema híbrido que consiste em gás elétron (camada superior) no grafeno, separado do condensado bidimensional de Bose-Einstein, representado por excitons indiretos (camadas azuis e vermelhas). Os elétrons e excitons no grafeno são acoplados pela força Coulomb.
(a) A dependência da temperatura da lacuna supercondutora no processo mediado por Bogolon com correção de temperatura (linha tracejada) e sem correção de temperatura (linha sólida). (b) A temperatura crítica da transição supercondutora em função da densidade do condensado para interações mediadas por BOGOLON com (linha tracejada vermelha) e sem correção de temperatura (linha sólida preta). A linha pontilhada azul mostra a temperatura de transição BKT em função da densidade de condensado.
Além da supercondutividade, o BEC é outro fenômeno que ocorre em baixas temperaturas. É o quinto estado de matéria previsto pela primeira vez por Einstein em 1924. A formação de BEC ocorre quando átomos de baixa energia se reúnem e entram no mesmo estado energético, que é um campo de pesquisa extensa na física da matéria condensada. O sistema híbrido bose-fermi representa essencialmente a interação de uma camada de elétrons com uma camada de bósons, como excitons indiretos, polarões de exciton e assim por diante. A interação entre partículas de Bose e Fermi levou a uma variedade de fenômenos novos e fascinantes, o que despertou o interesse de ambas as partes. Vista básica e orientada para o aplicativo.
Neste trabalho, os pesquisadores relataram um novo mecanismo de supercondutor no grafeno, devido à interação entre elétrons e "bogolans", em vez dos fônons em um sistema típico de BCS. BOGOLONS ou BOGOLIUBOV Quasipartículas são excitações no BEC, que têm certas características das partículas. Dentro de certos faixas de parâmetros, esse mecanismo permite que a temperatura crítica supercondutora no grafeno chegue a 70 Kelvin. Os pesquisadores também desenvolveram uma nova teoria microscópica do BCS que se concentra especificamente em sistemas baseados em novo grafeno híbrido. O modelo que eles propuseram também prevê que as propriedades supercondutoras possam aumentar com a temperatura, resultando em uma dependência de temperatura não monotônica da lacuna supercondutora.
Além disso, estudos mostraram que a dispersão do grafeno Dirac é preservada neste esquema mediado por Bogolon. Isso indica que esse mecanismo de supercondutor envolve elétrons com dispersão relativística, e esse fenômeno não foi bem explorado na física da matéria condensada.
Este trabalho revela outra maneira de obter supercondutividade de alta temperatura. Ao mesmo tempo, controlando as propriedades do condensado, podemos ajustar a supercondutividade do grafeno. Isso mostra outra maneira de controlar dispositivos supercondutores no futuro.
Hora de postagem: Jul-16-2021 
