A supercondutividade é um fenômeno físico no qual a resistência elétrica de um material cai a 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 aponta que os pares de elétrons de Cooper são formados na rede cristalina a uma temperatura suficientemente baixa e que a supercondutividade BCS vem de sua condensação.Embora o próprio grafeno seja um excelente condutor elétrico, ele não exibe supercondutividade BCS devido à supressão da interação elétron-fônon.É por isso que a maioria dos “bons” condutores (como ouro e cobre) são supercondutores “ruins”.
Pesquisadores do Centro de Física Teórica de Sistemas Complexos (PCS) do Instituto de Ciências Básicas (IBS, Coreia do Sul) relataram um novo mecanismo alternativo para alcançar a supercondutividade no grafeno.Eles conseguiram esse feito propondo um sistema híbrido composto de grafeno e condensado bidimensional de Bose-Einstein (BEC).A pesquisa foi publicada na revista 2D Materials.
Um sistema híbrido que consiste em gás de elétrons (camada superior) em grafeno, separado do condensado bidimensional de Bose-Einstein, representado por excitons indiretos (camadas azul e vermelha).Os elétrons e excitons no grafeno são acoplados pela força de Coulomb.
(a) A dependência da temperatura do gap supercondutor no processo mediado por bogolon com correção de temperatura (linha tracejada) e sem correção de temperatura (linha contínua).(b) A temperatura crítica da transição supercondutora em função da densidade do condensado para interações mediadas por bogolon com (linha tracejada vermelha) e sem (linha preta sólida) correção de temperatura.A linha pontilhada azul mostra a temperatura de transição do BKT em função da densidade do condensado.
Além da supercondutividade, o BEC é outro fenômeno que ocorre em baixas temperaturas.É o quinto estado da matéria previsto pela primeira vez por Einstein em 1924. A formação do BEC ocorre quando átomos de baixa energia se juntam e entram no mesmo estado de energia, que é um campo de extensa pesquisa em física da matéria condensada.O sistema híbrido de Bose-Fermi representa essencialmente a interação de uma camada de elétrons com uma camada de bósons, como éxcitons indiretos, exciton-polarons e assim por diante.A interação entre as partículas de Bose e Fermi levou a uma variedade de fenômenos novos e fascinantes, que despertaram o interesse de ambas as partes.Visualização básica e orientada a aplicativos.
Neste trabalho, os pesquisadores relataram um novo mecanismo supercondutor no grafeno, que se deve à interação entre elétrons e “bogolons” em vez dos fônons em um sistema BCS típico.Bogolons ou quasipartículas de Bogoliubov são excitações em BEC, que possuem certas características de partículas.Dentro de certas faixas de parâmetros, esse mecanismo permite que a temperatura crítica supercondutora no grafeno atinja até 70 Kelvin.Os pesquisadores também desenvolveram uma nova teoria microscópica de BCS que se concentra especificamente em sistemas baseados no novo grafeno híbrido.O modelo que eles propuseram também prevê que as propriedades supercondutoras podem aumentar com a temperatura, resultando em uma dependência de temperatura não monotônica da lacuna supercondutora.
Além disso, estudos mostraram que a dispersão de Dirac do grafeno é preservada neste esquema mediado por bogolon.Isso indica que esse mecanismo supercondutor envolve elétrons com dispersão relativística, e esse fenômeno ainda 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.
Horário da postagem: 16 de julho de 2021 
