Асқын өткізгіштік - белгілі бір сыни температурада материалдың электрлік кедергісі нөлге дейін төмендейтін физикалық құбылыс. Бардин-Купер-Шриффер (BCS) теориясы көптеген материалдардағы асқын өткізгіштікті сипаттайтын тиімді түсініктеме болып табылады. Онда Купер электрон жұптары кристалдық торда жеткілікті төмен температурада түзілетіні және BCS асқын өткізгіштігі олардың конденсациясынан туындайтыны көрсетілген. Графеннің өзі тамаша электр өткізгіш болғанымен, электрон-фонондық өзара әрекеттесудің басылуына байланысты BCS асқын өткізгіштігін көрсетпейді. Сондықтан көптеген «жақсы» өткізгіштер (мысалы, алтын және мыс) «жаман» асқын өткізгіштер болып табылады.
Негізгі ғылымдар институтының (IBS, Оңтүстік Корея) жанындағы Күрделі жүйелердің теориялық физикасы орталығының (PCS) зерттеушілері графендегі асқын өткізгіштікке қол жеткізудің жаңа балама механизмін хабарлады. Олар бұл жетістікке графен мен екі өлшемді Бозе-Эйнштейн конденсатынан (BEC) тұратын гибридті жүйені ұсыну арқылы қол жеткізді. Зерттеу 2D Materials журналында жарияланды.
Графендегі электрон газынан (үстіңгі қабат) тұратын, екі өлшемді Бозе-Эйнштейн конденсатынан бөлінген, жанама экситондармен (көк және қызыл қабаттар) көрсетілген гибридті жүйе. Графендегі электрондар мен экситондар Кулон күшімен байланысқан.
(a) Температураны түзетумен (үзік сызық) және температураны түзетусіз (тұтас сызық) боголон арқылы өтетін процестегі асқын өткізгіштік саңылаудың температураға тәуелділігі. (b) Боголон арқылы өтетін (қызыл үзік сызық) және температураны түзетусіз (қара қатты сызық) өзара әрекеттесулер үшін конденсат тығыздығының функциясы ретіндегі асқын өткізгіштік ауысудың критикалық температурасы. Көк нүктелі сызық BKT ауысу температурасын конденсат тығыздығының функциясы ретінде көрсетеді.
Асқын өткізгіштіктен басқа, BEC төмен температурада пайда болатын тағы бір құбылыс. Бұл 1924 жылы Эйнштейн алғаш рет болжаған заттың бесінші күйі. BEC-тің пайда болуы төмен энергиялы атомдар бір-біріне жиналып, бірдей энергия күйіне енген кезде пайда болады, бұл конденсацияланған зат физикасындағы кең ауқымды зерттеулер саласы. Гибридті Бозе-Ферми жүйесі негізінен электрондар қабатының жанама экситондар, экситон-полярондар және т.б. сияқты бозондар қабатымен әрекеттесуін білдіреді. Бозе және Ферми бөлшектерінің өзара әрекеттесуі екі тараптың да қызығушылығын тудырған әртүрлі жаңа және қызықты құбылыстарға әкелді. Негізгі және қолданбалы көзқарас.
Бұл жұмыста зерттеушілер графендегі жаңа асқын өткізгіштік механизмін хабарлады, бұл әдеттегі BCS жүйесіндегі фонондар емес, электрондар мен «боголондар» арасындағы өзара әрекеттесуден туындайды. Боголондар немесе Боголюбов квазибөлшектер - BEC-тегі қозулар, олар бөлшектердің белгілі бір сипаттамаларына ие. Белгілі бір параметр диапазондарында бұл механизм графендегі асқын өткізгіштіктің критикалық температурасының 70 Кельвинге дейін жетуіне мүмкіндік береді. Зерттеушілер сонымен қатар жаңа гибридті графенге негізделген жүйелерге бағытталған жаңа микроскопиялық BCS теориясын жасады. Олар ұсынған модель сонымен қатар асқын өткізгіштік қасиеттер температурамен бірге артуы мүмкін екенін болжайды, бұл асқын өткізгіштік саңылаудың монотонды емес температураға тәуелділігіне әкеледі.
Сонымен қатар, зерттеулер графеннің Дирак дисперсиясы осы боголон арқылы жүзеге асырылатын схемада сақталғанын көрсетті. Бұл асқын өткізгіштік механизмінің релятивистік дисперсиясы бар электрондарды қамтитынын және бұл құбылыс конденсацияланған зат физикасында жақсы зерттелмегенін көрсетеді.
Бұл жұмыс жоғары температуралы асқын өткізгіштікке қол жеткізудің тағы бір жолын ашады. Сонымен қатар, конденсаттың қасиеттерін басқару арқылы біз графеннің асқын өткізгіштігін реттей аламыз. Бұл болашақта асқын өткізгіш құрылғыларды басқарудың тағы бір жолын көрсетеді.
Жарияланған уақыты: 2021 жылғы 16 шілде 
