当前位置:科学 > 正文

刚刚,常温常压超导首被证明理论可行:美顶尖实验室论文出炉

2023-08-01 18:11:34  来源:机器之心Pro

机器之心报道

机器之心编辑部

就在全世界的科学家们争相做实验的同时,有人为最近韩国科研团队「常温常压超导」研究提供了理论方面的支持。


(资料图)

几个小时前,美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)在 arXiv 上提交了一篇论文,其结果支持 LK-99 作为室温环境压力超导体

目前该论文已经在 Twitter 上引起了广泛的关注与讨论。

有人第一时间看过论文表示:这是一个重大发现,研究提交的速度极快,但其中思考又足够缜密。

在该研究中,LBNL 纳米结构材料理论研究员 Sinéad Griffin 使用美国能源部的计算能力进行模拟,称已经为铜掺杂铅磷灰石的超导性找到了理论基础,费米能级的孤立平带是超导晶体的标志。

通过计算机模型,我们从理论上描述了若现实世界中存在常温超导,其材料应具有什么性质。而如今吸引全球关注的 LK-99 具有这种特殊性质。

这可能也是相关研究中,第一个证实了「常温常压超导体」理论可行的。

在论文提交之后,作者第一时间发推:论文 drop 了,可以睡会儿了。

论文题目为《Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphate apatite》。

论文链接:https://arxiv.org/abs/2307.16892

方法概览

本次实验使用了 Vienna Ab initio Simulation Package (VASP) 进行了所有密度泛函理论(DFT)计算,这是一个用于量子力学计算的软件包。考虑到 Cu-d 态的低定位,实验应用了 Hubbard-U 修正。实验还测试了 2 eV 到 6 eV 之间的 U 值,发现实验结果与所有计算值的结果都相似。正文中的结果是 U = 4 eV 时的结果,该值给出的晶格参数与实验结果相差 1%。

下图 1. (a) 为铅磷灰石结构,如正文所述,具有两个不等价的铅位点。O 或 OH 列位于 Pb (2) 六边形结构所定义的中心列中。Pb_10 (PO_4)_6OH_2 的计算电子定位函数。Pb (2) 周围的氧根受到孤对的排斥。

图 1。

下图 2 (a) 的铅磷灰石结构,显示了 9 个配位的 Pb (1) 位。b) Cu 取代结构显示了六配位的 Cu 和 Pb (1) 位点,具有扭曲的三棱柱配位,两种不同的键长,上下三角形之间 24 ◦ 的刚性扭转。右侧是 Cu-d 9 的晶体场图。

图 2。


下图 3 为计算出的自旋极化电子能带结构(左)和相应的态密度。图左橘黄色实线表示自旋向上能带,蓝色虚线表示自旋向下能带。图右灰色阴影表示总态密度,其中粉色显示为 Cu-d 轨迹,绿色显示为相邻的 O-p 轨迹。两张图中,费米能级均设置为 0 eV。

图 3。


值得注意的是,该研究发现一组孤立的平面带穿过费米能级,最大带宽为~130 meV (见前文图 4):

这些理论结果表明,磷灰石结构为稳定高度局部化的 Cu-d^9 态提供了一个独特的框架,而 Cu-d^9 态在费米能级上形成了强相关的平带。Pb (2) 的立体化学活性 6s^2 孤电子的核心作用体现在手性电荷密度波的形成,以及连接多面体的结构扭曲的传播。

当 Cu 在 Pb (1) 位点上被取代时,结果是一连串的结构变化,包括晶格参数减少、配位变化和多面体倾斜的改变,进而导致 Cu 周围出现局部 Jahn-Teller 扭曲三棱柱。最终形成了一组平坦不正常、半填充的孤立 d_yz/d_xz 带。

写在最后

此前,人们对于高温超导的可信度持续存疑,多个国家的实验室纷纷表示复现失败。近日,北航与中科院沈阳材料科学国家实验室有关复现 LK-99 的论文中均表示结果不理想。韩国团队则在 arXiv 上重新上传了自己的论文。

而最新的消息,重新给了我们以希望。

至少提交论文的这个伯克利实验室,不是家普通的机构。

劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL),简称伯克利实验室,是一家由加利福尼亚大学系统为美国能源部(DOE)运营的多学科研究机构。其主要的研究范围包括基础能源科学、生物和环境系统科学、先进科学计算、物质基本属性、未来加速器、可持续发展的能源技术等。

从 1950 年代至今,伯克利实验室一直是国际物理研究中心之一,共有 12 名与伯克利实验室相关的研究人员获得了诺贝尔奖。

新研究的唯一作者 Sinéad Griffin,现任 LBNL 的纳米结构材料理论研究员,她于 2014 年在苏黎世联邦理工学院获得博士学位。

她的研究方向主要在于结合分析和计算方法来理解、操纵和设计量子材料的功能特性,包括磁性、多铁性和拓扑顺序,应用范围从量子信息科学到下一代微电子学。此外,她特别关注于凝聚态科学和高能物理学之间的交叉部分。

随着人们对于 LK-99 等材料的认识逐步清晰,我们或许可以更快找到验证室温超导物质的方法。

作者:https://foundry.lbl.gov/about/staff/sinead-griffin/

关键词:

推荐阅读

月壤形成的主要原因 月壤与土壤有什么区别

月壤形成的主要原因月壤形成过程没有生物活动参与,没有有机质,还极度缺水干燥;组成月壤的矿物粉末基本是由陨石撞击破砰形成,因此,粉末 【详细】

域名抢注是是什么意思?投资角度来看什么域名好?

域名抢注是是什么意思域名抢注是通过抢先注册的方式获得互联网删除的域名的使用权。域名是由点分隔的一串数字,用于标记一台计算机或一组计 【详细】

捷达保养费用是多少?捷达是哪个国家的品牌?

捷达保养费用是多少?全新捷达的保修期为2年或6万公里,以先到者为准,新车可享受一次免费保养,首次免费保养在5000-7500km或1年内进行。如 【详细】

天然气泄露会造成爆炸吗?天然气泄漏怎么办?

天然气泄露会造成爆炸吗?家里用的天然气如果泄露是会发生爆炸的。当空气中含有混合天然气时,在与火源接触的一系列爆炸危险中,就会发生爆 【详细】

四部门明确App收集个人信息范围 个人信息保护范围判断标准

四部门明确App收集个人信息范围近日,国家互联网信息办公室、工业和信息化部、公安部、国家市场监督管理总局联合印发《常见类型移动互联网 【详细】

关于我们  |  联系方式  |  免责条款  |  招聘信息  |  广告服务  |  帮助中心

联系我们:85 572 98@qq.com备案号:粤ICP备18023326号-40

科技资讯网 版权所有