Supereroankortasuna material baten erresistentzia elektrikoa zero bihurtzen den fenomeno fisikoa da, tenperatura kritiko jakin batean. Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) teoria azalpen eraginkorra da, material gehienen supereroankortasuna deskribatzen duena. Adierazten du Cooper elektroi bikoteak kristal-sarearen barruan tenperatura nahiko baxuan sortzen direla, eta BCS supereroankortasuna haien kondentsaziotik datorrela. Grafenoa bera eroale elektriko bikaina den arren, ez du BCS supereroankortasunik erakusten elektroi-fonoi interakzioa zapaltzen delako. Horregatik, eroale "on" gehienak (urrea eta kobrea adibidez) supereroale "txarrak" dira.
Oinarrizko Zientzien Institutuko (IBS, Hego Korea) Sistema Konplexuen Fisika Teorikorako Zentroko (PCS) ikertzaileek grafenoan supereroankortasuna lortzeko mekanismo alternatibo berri baten berri eman dute. Lorpen hori lortu dute grafenoz eta bi dimentsioko Bose-Einstein kondentsatuaz (BEC) osatutako sistema hibrido bat proposatuz. Ikerketa 2D Materials aldizkarian argitaratu da.
Grafenoan dagoen elektroi-gasez (goiko geruza) osatutako sistema hibridoa, Bose-Einstein kondentsatu bidimentsionaletik bereizita, zeharkako exzitoiek (geruza urdinak eta gorriak) irudikatuta. Grafenoan dauden elektroiak eta exzitoiak Coulomb indarraren bidez akoplatuta daude.
(a) Bogolonek bitartekatutako prozesuan supereroale-tartearen tenperaturarekiko menpekotasuna, tenperatura-zuzenketarekin (lerro eten bat) eta tenperatura-zuzenketarik gabe (lerro jarraitua). (b) Supereroale-trantsizioaren tenperatura kritikoa, kondentsatu-dentsitatearen funtzio gisa, bogolonek bitartekatutako interakzioetarako, tenperatura-zuzenketarekin (lerro gorri eten bat) eta gabe (lerro beltz jarraitua). Lerro puntuatu urdinak BKT trantsizio-tenperatura erakusten du kondentsatu-dentsitatearen funtzio gisa.
Supereroankortasunaz gain, BEC tenperatura baxuetan gertatzen den beste fenomeno bat da. Einsteinek 1924an lehen aldiz iragarri zuen materiaren bosgarren egoera da. BECen eraketa energia baxuko atomoak elkartu eta energia-egoera berera sartzen direnean gertatzen da, eta hori ikerketa-eremu zabala da materia kondentsatuaren fisikan. Bose-Fermi sistema hibridoak, funtsean, elektroi-geruza baten eta bosoi-geruza baten arteko elkarrekintza adierazten du, hala nola, zeharkako kitzikapenak, kitzikapen-polaroiak eta abar. Bose eta Fermi partikulen arteko elkarrekintzak hainbat fenomeno berritzaile eta liluragarri ekarri zituen, eta horrek bi aldeen interesa piztu zuen. Oinarrizko eta aplikazio-ikuspegia.
Lan honetan, ikertzaileek grafenoan supereroankortasun-mekanismo berri baten berri eman dute, BCS sistema tipiko bateko fonoien ordez elektroien eta "bogoloien" arteko elkarrekintzaren ondorioz gertatzen dena. Bogoloiak edo Bogoliubov kuasipartikulak BEC-eko kitzikapenak dira, eta partikulen ezaugarri jakin batzuk dituzte. Parametro-tarte jakin batzuen barruan, mekanismo honek grafenoaren supereroankortasun-tenperatura kritikoa 70 Kelvin-era iristea ahalbidetzen du. Ikertzaileek BCS teoria mikroskopiko berri bat ere garatu dute, grafeno hibrido berrian oinarritutako sistemetan oinarritzen dena. Proposatu duten ereduak ere aurreikusten du supereroankortasun-propietateak tenperaturarekin handitu daitezkeela, eta horrek supereroankortasun-tartearen tenperatura-mendekotasun ez-monotoniko bat sortzen duela.
Gainera, ikerketek erakutsi dute grafenoaren Dirac-en dispertsioa mantentzen dela bogolon bidezko eskema honetan. Horrek adierazten du supereroale-mekanismo honek dispertsio erlatibista duten elektroiak inplikatzen dituela, eta fenomeno hau ez dela ondo aztertu materia kondentsatuaren fisikan.
Lan honek tenperatura altuko supereroankortasuna lortzeko beste modu bat agerian uzten du. Aldi berean, kondentsatuaren propietateak kontrolatuz, grafenoaren supereroankortasuna doi dezakegu. Horrek etorkizunean supereroale gailuak kontrolatzeko beste modu bat erakusten du.
Argitaratze data: 2021eko uztailak 16 
