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。
一种混合系统，由石墨烯中的电子气（顶层）组成，与二维玻色-爱因斯坦凝聚态分离，由间接激子（蓝色和红色层）表示。石墨烯中的电子和激子通过库仑力耦合。
(a) 带温度校正（虚线）和不带温度校正（实线）的 bogolon 介导过程的超导间隙的温度依赖性。(b) 超导转变的临界温度与冷凝物密度的函数关系，用于 bogolon 介导的相互作用，有（红色虚线）和没有（黑色实线）温度校正。蓝色点划线显示了 BKT 转变温度作为冷凝物密度的函数。
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，通过控制凝聚物的特性，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。