سپر کنڈکٹیویٹی ایک جسمانی رجحان ہے جس میں کسی خاص نازک درجہ حرارت پر کسی مادے کی برقی مزاحمت صفر پر گر جاتی ہے۔Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) تھیوری ایک موثر وضاحت ہے، جو زیادہ تر مواد میں سپر کنڈکٹیویٹی کو بیان کرتی ہے۔یہ بتاتا ہے کہ کوپر الیکٹران کے جوڑے کافی کم درجہ حرارت پر کرسٹل جالی میں بنتے ہیں، اور یہ کہ BCS سپر کنڈکٹیویٹی ان کے سنکشیپن سے آتی ہے۔اگرچہ گرافین بذات خود ایک بہترین برقی موصل ہے، لیکن یہ الیکٹران فونون کے تعامل کو دبانے کی وجہ سے BCS سپر کنڈکٹیویٹی کو ظاہر نہیں کرتا ہے۔یہی وجہ ہے کہ زیادہ تر "اچھے" کنڈکٹر (جیسے سونا اور تانبا) "خراب" سپر کنڈکٹر ہیں۔
انسٹی ٹیوٹ آف بیسک سائنس (آئی بی ایس، جنوبی کوریا) میں سینٹر فار تھیوریٹیکل فزکس آف کمپلیکس سسٹمز (پی سی ایس) کے محققین نے گرافین میں سپر کنڈکٹیویٹی حاصل کرنے کے لیے ایک نئے متبادل طریقہ کار کی اطلاع دی۔انہوں نے یہ کارنامہ گرافین اور دو جہتی بوس آئن اسٹائن کنڈینسیٹ (بی ای سی) پر مشتمل ایک ہائبرڈ سسٹم تجویز کرکے حاصل کیا۔یہ تحقیق جریدے 2D میٹریلز میں شائع ہوئی۔
ایک ہائبرڈ سسٹم جو گرافین میں الیکٹران گیس (اوپر کی پرت) پر مشتمل ہے، جو دو جہتی بوس-آئن اسٹائن کنڈینسیٹ سے الگ ہے، جس کی نمائندگی بالواسطہ ایکسائٹنز (نیلی اور سرخ تہوں) سے ہوتی ہے۔گرافین میں الیکٹران اور ایکزٹون کولمب فورس کے ذریعہ جوڑے جاتے ہیں۔
(a) درجہ حرارت کی اصلاح (ڈیشڈ لائن) کے ساتھ اور بغیر درجہ حرارت کی اصلاح (ٹھوس لائن) کے ساتھ بوگولون ثالثی عمل میں سپر کنڈکٹنگ گیپ کا درجہ حرارت کا انحصار۔(b) (ریڈ ڈیشڈ لائن) کے ساتھ اور (سیاہ ٹھوس لائن) درجہ حرارت کی اصلاح کے بغیر بوگولون ثالثی تعاملات کے لئے کنڈینسیٹ کثافت کے فنکشن کے طور پر سپر کنڈکٹنگ ٹرانزیشن کا اہم درجہ حرارت۔نیلی نقطے والی لائن BKT منتقلی درجہ حرارت کو کنڈینسیٹ کثافت کے فنکشن کے طور پر دکھاتی ہے۔
سپر کنڈکٹیویٹی کے علاوہ، بی ای سی ایک اور رجحان ہے جو کم درجہ حرارت پر ہوتا ہے۔یہ مادے کی پانچویں حالت ہے جس کی پہلی بار آئن سٹائن نے 1924 میں پیش گوئی کی تھی۔ BEC کی تشکیل اس وقت ہوتی ہے جب کم توانائی والے ایٹم اکٹھے ہوتے ہیں اور اسی توانائی کی حالت میں داخل ہوتے ہیں، جو کہ کنڈینسڈ مادے کی طبیعیات میں وسیع تحقیق کا ایک شعبہ ہے۔ہائبرڈ بوس-فرمی نظام بنیادی طور پر بوسنز کی پرت کے ساتھ الیکٹرانوں کی ایک تہہ کے تعامل کی نمائندگی کرتا ہے، جیسے بالواسطہ ایکزٹون، ایکسائٹن پولارون وغیرہ۔بوس اور فرمی ذرات کے درمیان تعامل نے مختلف قسم کے ناول اور دلچسپ مظاہر کو جنم دیا، جس نے دونوں فریقوں کی دلچسپی کو جنم دیا۔بنیادی اور درخواست پر مبنی منظر۔
اس کام میں، محققین نے گرافین میں ایک نئے سپر کنڈکٹنگ میکانزم کی اطلاع دی، جس کی وجہ ایک عام BCS سسٹم میں فونون کے بجائے الیکٹران اور "بوگولونز" کے درمیان تعامل ہے۔Bogolons یا Bogoliubov quasiparticles BEC میں جوش و خروش ہیں، جن میں ذرات کی مخصوص خصوصیات ہیں۔کچھ پیرامیٹر رینجز کے اندر، یہ میکانزم گرافین میں سپر کنڈکٹنگ نازک درجہ حرارت کو 70 کیلون تک پہنچنے کی اجازت دیتا ہے۔محققین نے ایک نیا مائکروسکوپک BCS نظریہ بھی تیار کیا ہے جو خاص طور پر نئے ہائبرڈ گرافین پر مبنی نظاموں پر مرکوز ہے۔انہوں نے جو ماڈل تجویز کیا ہے وہ یہ بھی پیش گوئی کرتا ہے کہ سپر کنڈکٹنگ خصوصیات درجہ حرارت کے ساتھ بڑھ سکتی ہیں، جس کے نتیجے میں سپر کنڈکٹنگ گیپ پر غیر یک رنگ درجہ حرارت کا انحصار ہوتا ہے۔
اس کے علاوہ، مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ اس بوگولون ثالثی اسکیم میں گرافین کی ڈیرک بازی محفوظ ہے۔یہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ اس سپر کنڈکٹنگ میکانزم میں الیکٹران شامل ہیں جس میں رشتہ داری بازی ہے، اور اس رجحان کو گاڑھا مادے کی طبیعیات میں اچھی طرح سے تلاش نہیں کیا گیا ہے۔
یہ کام اعلی درجہ حرارت کی سپر کنڈکٹیوٹی کو حاصل کرنے کا ایک اور طریقہ ظاہر کرتا ہے۔ایک ہی وقت میں، کنڈینسیٹ کی خصوصیات کو کنٹرول کرکے، ہم گرافین کی سپر کنڈکٹیویٹی کو ایڈجسٹ کر سکتے ہیں۔یہ مستقبل میں سپر کنڈکٹنگ آلات کو کنٹرول کرنے کا ایک اور طریقہ دکھاتا ہے۔
پوسٹ ٹائم: جولائی 16-2021 
