中国科学家对镍基超导体的机理研究取得重大突破丨科技观察

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封面新闻 2023-11-03 15:56 91947

封面新闻记者 车家竹

11月3日,封面新闻记者从中山大学物理学院获悉,由中山大学物理学院姚道新教授所带领的团队,在国际上首次提出了双层镍氧超导体的多轨道模型,并分析了其电磁性质。这一成果对于理解新型镍基超导体的微观图像和超导机理起到了重要作用。

中山大学物理学院姚道新教授

这标志着,继全球率先发现新型双层镍氧化物超导体后,中国科学家又在其机理研究上做出领先成果。值得一提的是,这个研究成果被刊登在物理学顶级期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

继铜氧化物之后的一种全新高温超导体系

推动科学家破解高温超导机理

设计应用高温超导材料

记者查阅相关资料发现,1986年,瑞士科学家率先发现一种在35K超导的铜氧化物,后经包括中国在内的多国科学家共同努力将超导转变温度提高到了液氮温区。2008年,日本科学家在一种铁砷材料中发现了26K以下的超导现象。很快,中国科学家合成出多种铁砷材料,将超导温度突破了麦克米兰极限,走在世界队伍的前列。而这一次,是由中国科学家发现了全新的镍基超导体。

超导材料具有绝对零电阻、完全抗磁性和宏观量子隧穿效应的特殊性质,具有重要的科学和应用价值,是国际上重要的科学前沿。此前,中山大学王猛教授团队首次发现液氮温区镍氧化物超导体La Ni O ,引发学界新一轮高温超导研究热潮。

记者了解到,这种镍基超导体的机理研究意义不仅在于,这是继铜氧化物之后一种全新的高温超导体系,更在于通过比较研究,有可能推动科学家破解高温超导机理,设计新的更多的更容易应用的高温超导材料,进而实现更加广泛的应用。这就对其机理的后续研究就显得尤为重要。

率先进行系统性计算

正式发表前就已被世界各国研究团队引用

中山大学物理学院向记者表示,姚道新团队此次研究是率先开始破译镍氧化物的超导机理。该论文率先利用密度泛函理论对高压相的双层镍氧超导体进行了系统性计算,建立了一个双层两轨道模型,准确地反映了费米面和电子能带,表明了层间的强关联特性,分析了镍氧化物超导配对的关键因素。

高能的11轨道模型

在此基础上,团队还进一步考虑了氧的轨道贡献,并提出了一个高能的11轨道模型,有助于分析镍的超交换过程和氧的掺杂效应。这对于理解双层镍氧超导体的微观图像和超导机理起到了十分重要的作用,为镍氧超导体从实验研究到后续的理论研究搭建了桥梁。

论文的五位作者:姚道新教授(中)、王猛教授(左二)、吴为副教授(右二)、罗志辉(右一)、胡训武(左一)

这篇论文正式发表之前,于今年5月在预印本文库arXiv上贴出,随后美国、中国、德国、瑞士、俄罗斯、日本等国家的科研团队都跟进了镍氧超导体的理论和实验研究,而几乎所有的研究都引用了姚道新团队的成果。在他们的理论模型基础上,有关科研团队开展了新型镍氧超导体的超导配对态、氧缺陷、强关联特性、掺杂效应等研究,使得该领域蓬勃发展。

(图据中山大学宣传部)

评论 6

  • fmdb63ea 2023-11-24 发表于四川

    科学家伟大。

  • fm4e0b63 2023-11-21 发表于四川

    镍基超导体重大突破

  • 咕咕 2023-11-16 发表于四川

    厉害了

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