非常规超导转变温度的可能上限 上海市稀土协会 2025年03月18日 10:07 上海
日期：
2025-03-18
浏览次数:
133
常压条件下室温超导的实现是21世纪物理学的最大梦想之一。找出限制超导最高转变温度的决定性因素，是探索发现更高温甚至室温超导的关键。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心EX9组的杨义峰研究员长期从事超导理论研究，曾发展了计算实际量子临界材料中超导配对的唯象理论方法，解释了CeCu2Si2、UTe2、YbRh2Si2、Sr2RuO4等体系中超导的配对对称性【Phys. Rev. Lett. 120, 217001 (2018)；Phys. Rev. Lett. 123, 217002 (2019)；Phys. Rev. B 100, 085132 (2019)；Phys. Rev. B 106, 054516 (2022)】。但在强耦合情况下，微扰方法难以给出正确的超导转变温度Tc。为了解决这个问题，他又提出结合静态辅助场量子蒙特卡洛和超导相位互信息方法估算Tc。这一方法涵盖了从弱耦合到强耦合的参数区间，针对铜氧化物及双层和三层镍氧化物超导体，可以给出和实验一致的理论预期【Phys. Rev. B 108, 054506 (2023)；Phys. Rev. B 108, L140504 (2023)；The Innovation Materials 2, 100102 (2024)】。最近，他指导博士生秦琼（已毕业），利用上述方法对一系列简化的准二维超导模型进行了系统的比较研究，发现这些模型给出的最高超导转变温度均位于Tc/J~0.04-0.07的近似区间（其中J为占主导的短程配对相互作用），对现有非常规超导体实验数据的整理分析也证实了这一范围。以铜氧化物为例，实验测量的J最大不超过200meV，因此预计常压最高Tc应不超过90-160K的温度区间；实验上，单层铜氧化物超导体的最高Tc约为97K，三层为135K，高压下才达到165K。而在无限层镍氧化物中，先前实验报道常压最高Tc约为18K，比理论估计的最大值区间低一倍左右；但在此工作之后不久就有人合成了最高Tc约为35K的新材料，达到了理论预测的区间。这些结果支持了上述比值范围，并且表明，包括铜氧化物、重费米子、铁基、镍基等在内的非常规超导体系，基本上都已达到或接近各自J值所允许的Tc上限范围。因此，限制Tc有较大提升的根源在于配对相互作用的大小，实现室温超导需要材料中的J值提高至少一倍以上达到400-700meV的量级，或引入其他新型配对机制。上述限制为超导理论研究提出了新的课题，同时也为实验探索更高温或室温超导体提出了一个可能的必要条件，有助于避免一些盲目的尝试。此外，由于超导受到配对场强度和相位相干的双重限制，实现最高Tc需要动能项和配对项之间满足一定的最佳匹配条件，这也导致了和先前一些文献不同的结论，如平带体系中不可能出现高温超导。相关工作发表于npj Quantum Materials 10, 13 (2025)。该工作受到了国家自然科学基金委、中国科学院和科技部项目的支持。
Hot News
/
相关推荐
2025
-
04
-
02
点击次数:
21
来源：北京大学化学与分子工程学院《自然》杂志2月12日刊发了一项颠覆性催化技术突破：北京大学马丁教授团队与中国科学院大学周武教授团队合作，成功开发出全球首例兼具超高活性与超长稳定性的甲醇-水重整制氢催化剂。该研究通过独创的稀土氧化物"纳米防护盾"技术，将铂基催化剂的持续工作时间提升至1000小时以上，催化转化数(TON)突破1500万次大关，为氢能规模化应用扫除关键障碍。研究团...
2025
-
04
-
02
点击次数:
20
来源：能源学人南京大学唐少春教授团队研究发现，通过精准调控原子掺杂二维稀土氧化物能实现超高活性和稳定性的催化剂，特别有趣的是，A位掺杂LaFeO3催化活性（B-LaFeO3）明显优于B位掺杂（A-LaFeO3）。团队利用自主研发的自模板策略，制备出高比表面积和可控原子掺杂的介孔钙钛矿结构氧化物纳米片（MPONs）。当稀土元素铕（Europium, Eu）掺杂LaFeO3的MPONs用作析氧反应（O...
2025
-
04
-
01
点击次数:
39
来源：厦门大学固体氧化物电池作为高效的能源转换设备，在可持续能源体系中扮演着重要角色。然而，传统钙钛矿型空气电极面临着活性有限、稳定性差和电化学性能衰减快等挑战，限制了其广泛应用。近日，能源学院孙毅飞副教授团队与利物浦大学屠昕教授、科廷大学邵宗平教授合作，在国际顶级期刊Nature Communications上发表了题为"Co-expression of multi-genes for...
2025
-
04
-
01
点击次数:
37
来源：自然资源部据Mining.com网站报道，塔隆金属公司（Talon Metals Corp）在美国明尼苏达州的塔马拉克（Tamarack）镍矿取得一个块状硫化物发现，可能使得现有铜镍钴资源量大幅增长。26日，公司在公告中称，已经把新的钻探结果用于资源量更新，为支撑环境许可申请，准备完成一项可行性研究。工作过程中，勘探团队对以前的一个钻孔进行了检查，该孔在707.75米深处见到明显矿化，见矿8...