石墨烯中发现超导新机制

超导是一种物理现象，材料的电阻在某个临界温度下降至零。Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) 理论是一种行之有效的解释，它描述了大多数材料中的超导性。它指出，库珀电子对在足够低的温度下在晶格中形成，并且 BCS 超导性源于它们的凝聚。虽然石墨烯本身是一种极好的电导体，但由于电子-声子相互作用的抑制，它不表现出 BCS 超导性。这也是大多数“好”导体(例如金和铜)是“坏”超导体的原因。

基础科学研究所(IBS，韩国)复杂系统理论物理中心 (PCS) 的研究人员报告了一种新的替代机制，可在石墨烯中实现超导性。他们通过提出由石墨烯和二维玻色-爱因斯坦凝聚物 (BEC) 组成的混合系统实现了这一壮举。这项研究发表在2D 材料杂志上。

除了超导性，BEC 是另一种在低温下产生的现象。它是爱因斯坦在 1924 年首次预测的第五种物质状态。 BEC 的形成发生在低能原子聚集在一起并进入相同的能量状态时，是凝聚态物理中广泛研究的领域。混合玻色-费米系统本质上代表了一层电子与一层玻色子相互作用，例如间接激子、激子-极化子等。玻色和费米粒子之间的相互作用导致了各种新奇的迷人现象，这引起了双方的兴趣。基本的和面向应用的观点。

在这项工作中，研究人员报告了石墨烯中一种新的超导机制，这是由于电子和“bogolons”之间的相互作用而不是典型 BCS 系统中的声子。Bogolons 或 Bogoliubov 准粒子是 BEC 内的激发，它具有粒子的某些特征。在某些参数范围内，这种机制允许石墨烯内的超导临界温度高达 70 开尔文。研究人员还开发了一种新的微观 BCS 理论，该理论特别关注基于新型混合石墨烯的系统。他们提出的模型还预测超导特性可以随温度增强，从而导致超导间隙的非单调温度依赖性。

此外，研究表明，石墨烯的狄拉克色散在这种 bogolon 介导的方案中得以保留。这表明这种超导机制涉及具有相对论性色散的电子——这种现象在凝聚态物理中没有得到很好的探索。

“这项工作揭示了实现高温超导的另一种方法。同时，通过控制凝聚物的性质，我们可以调整石墨烯的超导性。这表明未来控制超导器件的另一种渠道，”伊万解释道Savenko，PCS IBS 纳米结构光-物质相互作用 (LUMIN) 团队的负责人。

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