Het supergeleidend maken van grafeen is een grote uitdaging geweest vanwege de inherent zwakke elektron-fononkoppeling, het dominante mechanisme voor supergeleiding in conventionele materialen. Recent onderzoek heeft echter verschillende benaderingen aangetoond om supergeleiding in grafeen te induceren. Hier zijn enkele methoden om grafeen supergeleidend te maken:

1. Nabijheidseffect:

- Bij deze methode wordt een dunne laag supergeleidend materiaal, zoals niobium of aluminium, op grafeen aangebracht. Wanneer de twee materialen zich dicht bij elkaar bevinden, kunnen de supergeleidende eigenschappen van het metaal supergeleiding in de grafeenlaag veroorzaken.

2. Chemische doping:

- Bij chemische doping worden vreemde atomen of moleculen in het grafeenrooster geïntroduceerd, waardoor de elektronische eigenschappen ervan veranderen. Door bepaalde doteermiddelen, zoals kalium of calcium, te introduceren, kan de elektron-fononkoppeling worden verbeterd, wat leidt tot supergeleiding.

3. Spanningstechniek:

- Het uitoefenen van mechanische belasting op grafeen kan de elektronische structuur ervan wijzigen en de elektron-fononkoppeling verbeteren. Dit kan worden bereikt door grafeen uit te rekken of samen te drukken met behulp van verschillende technieken, zoals het buigen van het substraat of mechanische exfoliatie.

4. Substraattechniek:

- Het plaatsen van grafeen op een geschikt substraat kan supergeleiding veroorzaken. Substraten zoals hexagonaal boornitride (h-BN) hebben een roosterstructuur die goed aansluit bij die van grafeen, waardoor verbeterde elektron-fonon-interactie mogelijk is en supergeleiding wordt bevorderd.

5. Intercalatie:

- Het intercaleren van grafeen met bepaalde materialen, zoals alkalimetalen of organische moleculen, kan de elektronische eigenschappen ervan veranderen en supergeleiding veroorzaken. Intercalatie omvat het inbrengen van soorten tussen de grafeenlagen, waardoor de interacties tussen koolstofatomen worden gewijzigd.

6. Meerlaags grafeen:

- Het stapelen van meerdere lagen grafeen kan interacties tussen de lagen creëren die de supergeleiding verbeteren. Door de stapelvolgorde en de rotatiehoeken tussen de lagen te regelen, is het mogelijk supergeleidend gedrag te induceren in meerlaagse grafeensystemen.

7. Nabijheidsgeïnduceerde supergeleiding door middel van elektrostatische poorten:

- Het aanbrengen van een sterk elektrostatisch veld op grafeen kan een nabijheidseffect veroorzaken, zelfs zonder direct contact met een supergeleider. Deze methode omvat het gebruik van een poortelektrode om een ​​supergeleidende toestand in grafeen te induceren door de ladingsdichtheid te regelen.

8. Supergeleiding in gedraaid dubbellaags grafeen:

- Het is aangetoond dat het draaien van twee lagen grafeen onder een specifieke "magische hoek" supergeleiding induceert in dubbellaagse grafeensystemen. Dit fenomeen, bekend als 'twistronics', komt voort uit de platte banden die onder de magische hoek worden gevormd en die de elektron-elektron-interacties verbeteren.

Deze benaderingen hebben veelbelovende resultaten opgeleverd bij het induceren van supergeleiding in grafeen. Het gebied van grafeensupergeleiding wordt echter nog steeds actief onderzocht en verder onderzoek is nodig om stabiel en controleerbaar supergeleidend gedrag te bereiken in op grafeen gebaseerde materialen voor praktische toepassingen.