மீக்கடத்துத்திறன் என்பது ஒரு இயற்பியல் நிகழ்வாகும், இதில் ஒரு பொருளின் மின்தடை ஒரு குறிப்பிட்ட மாறுநிலை வெப்பநிலையில் பூஜ்ஜியமாகக் குறைகிறது. பார்டீன்-கூப்பர்-ஷ்ரீஃபர் (BCS) கோட்பாடு ஒரு சிறந்த விளக்கமாகும், இது பெரும்பாலான பொருட்களில் உள்ள மீக்கடத்துத்திறனை விவரிக்கிறது. போதுமான குறைந்த வெப்பநிலையில் படிக அமைப்பில் கூப்பர் எலக்ட்ரான் ஜோடிகள் உருவாகின்றன என்றும், அவற்றின் ஒடுக்கத்திலிருந்து BCS மீக்கடத்துத்திறன் வருகிறது என்றும் அது சுட்டிக்காட்டுகிறது. கிராஃபீன் ஒரு சிறந்த மின் கடத்தியாக இருந்தாலும், எலக்ட்ரான்-ஃபோனான் இடைவினை ஒடுக்கப்படுவதால் அது BCS மீக்கடத்துத்திறனை வெளிப்படுத்துவதில்லை. இதனால்தான் பெரும்பாலான "நல்ல" கடத்திகள் (தங்கம் மற்றும் தாமிரம் போன்றவை) "மோசமான" மீக்கடத்திகளாக உள்ளன.
தென் கொரியாவின் அடிப்படை அறிவியல் நிறுவனத்தில் (IBS) உள்ள சிக்கலான அமைப்புகளின் கோட்பாட்டு இயற்பியல் மையத்தின் (PCS) ஆராய்ச்சியாளர்கள், கிராஃபீனில் மீக்கடத்துத்திறனை அடைவதற்கான ஒரு புதிய மாற்று வழிமுறையை அறிவித்துள்ளனர். கிராஃபீன் மற்றும் இரு பரிமாண போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் மின்தேக்கி (BEC) ஆகியவற்றால் ஆன ஒரு கலப்பின அமைப்பை முன்மொழிவதன் மூலம் அவர்கள் இந்தச் சாதனையை அடைந்துள்ளனர். இந்த ஆய்வு '2D மெட்டீரியல்ஸ்' என்ற இதழில் வெளியிடப்பட்டது.

கிராஃபீனில் உள்ள எலக்ட்ரான் வாயு (மேல் அடுக்கு), மறைமுக எக்சைட்டான்களால் (நீலம் மற்றும் சிவப்பு அடுக்குகள்) குறிப்பிடப்படும் இரு பரிமாண போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் ஒடுக்கத்திலிருந்து பிரிக்கப்பட்ட ஒரு கலப்பின அமைப்பு. கிராஃபீனில் உள்ள எலக்ட்ரான்களும் எக்சைட்டான்களும் கூலும் விசையால் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன.

(அ) வெப்பநிலைத் திருத்தத்துடன் (கோடிட்ட கோடு) மற்றும் வெப்பநிலைத் திருத்தம் இல்லாமல் (தடித்த கோடு) போகோலான்-மத்தியஸ்த செயல்முறையில் மீக்கடத்தும் இடைவெளியின் வெப்பநிலைச் சார்பு. (ஆ) வெப்பநிலைத் திருத்தத்துடன் (சிவப்பு கோடிட்ட கோடு) மற்றும் வெப்பநிலைத் திருத்தம் இல்லாமல் (கருப்பு தடித்த கோடு) போகோலான்-மத்தியஸ்த இடைவினைகளுக்கான ஒடுக்க அடர்த்தியின் சார்பாக மீக்கடத்தும் நிலைமாற்றத்தின் மாறுநிலை வெப்பநிலை. நீலப் புள்ளிக் கோடு, ஒடுக்க அடர்த்தியின் சார்பாக BKT நிலைமாற்ற வெப்பநிலையைக் காட்டுகிறது.
மீக்கடத்துத்திறன் தவிர, போஸ்-ஃபெர்மி எலக்ட்ரான் தொடர்பு (BEC) என்பது குறைந்த வெப்பநிலையில் நிகழும் மற்றொரு நிகழ்வாகும். இது 1924-ல் ஐன்ஸ்டீனால் முதன்முதலில் கணிக்கப்பட்ட பொருளின் ஐந்தாவது நிலையாகும். குறைந்த ஆற்றல் அணுக்கள் ஒன்று கூடி ஒரே ஆற்றல் நிலையை அடையும்போது போஸ்-ஃபெர்மி எலக்ட்ரான் தொடர்பு (BEC) உருவாகிறது. இது திண்மப் பொருள் இயற்பியலில் விரிவான ஆராய்ச்சிக்கு உட்பட்ட ஒரு துறையாகும். கலப்பின போஸ்-ஃபெர்மி அமைப்பானது, மறைமுக எக்சைட்டான்கள், எக்சைட்டான்-போலரான்கள் போன்ற போசான்களின் அடுக்குடன் எலக்ட்ரான்களின் அடுக்குக்கு இடையேயான இடைவினையை சாராம்சத்தில் பிரதிபலிக்கிறது. போஸ் மற்றும் ஃபெர்மி துகள்களுக்கு இடையேயான இடைவினை, பல்வேறு புதுமையான மற்றும் கவர்ச்சிகரமான நிகழ்வுகளுக்கு வழிவகுத்தது, இது இரு தரப்பினரின் ஆர்வத்தையும் தூண்டியது. அடிப்படை மற்றும் பயன்பாடு சார்ந்த பார்வை.
இந்த ஆய்வில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் கிராஃபீனில் ஒரு புதிய மீக்கடத்தும் பொறிமுறையை அறிவித்துள்ளனர். இது, ஒரு வழக்கமான BCS அமைப்பில் உள்ள ஃபோனான்களுக்குப் பதிலாக, எலக்ட்ரான்களுக்கும் "போகோலோன்களுக்கும்" இடையிலான இடைவினையால் ஏற்படுகிறது. போகோலோன்கள் அல்லது போகோலியூபோவ் குவாசிபார்ட்டிக்கிள்கள் என்பவை BEC-யில் உள்ள கிளர்ச்சிகளாகும், அவை துகள்களின் சில குறிப்பிட்ட பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. குறிப்பிட்ட அளவு வரம்புகளுக்குள், இந்தப் பொறிமுறையானது கிராஃபீனில் உள்ள மீக்கடத்தும் மாறுநிலை வெப்பநிலையை 70 கெல்வின் வரை அடைய அனுமதிக்கிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் புதிய கலப்பின கிராஃபீனை அடிப்படையாகக் கொண்ட அமைப்புகளில் குறிப்பாக கவனம் செலுத்தும் ஒரு புதிய நுண்ணிய BCS கோட்பாட்டையும் உருவாக்கியுள்ளனர். அவர்கள் முன்மொழிந்த மாதிரியானது, மீக்கடத்தும் பண்புகள் வெப்பநிலையுடன் அதிகரிக்கக்கூடும் என்றும் கணிக்கிறது, இதன் விளைவாக மீக்கடத்தும் இடைவெளியின் வெப்பநிலை சார்பு ஒரு சீரற்றதாக அமைகிறது.
மேலும், இந்த போகோலான்-மத்தியஸ்த திட்டத்தில் கிராஃபீனின் டிராக் சிதறல் பாதுகாக்கப்படுவதாக ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. இந்த மீக்கடத்தும் பொறிமுறையானது சார்பியல் சிதறல் கொண்ட எலக்ட்ரான்களை உள்ளடக்கியுள்ளது என்பதையும், இந்த நிகழ்வு திண்மப் பொருள் இயற்பியலில் இன்னும் முழுமையாக ஆராயப்படவில்லை என்பதையும் இது சுட்டிக்காட்டுகிறது.
உயர் வெப்பநிலை மீக்கடத்துத்திறனை அடைவதற்கான மற்றொரு வழியை இந்த ஆய்வு வெளிப்படுத்துகிறது. அதே சமயம், ஒடுக்கத்தின் பண்புகளைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், கிராஃபீனின் மீக்கடத்துத்திறனை நம்மால் சரிசெய்ய முடியும். இது எதிர்காலத்தில் மீக்கடத்தும் சாதனங்களைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான மற்றொரு வழியைக் காட்டுகிறது.
பதிவிட்ட நேரம்: ஜூலை-16-2021