В исследовании исследуется индуцированный давлением сверхпроводящий переход в электродах

Изображение слева показывает атомную структуру соединения Li6P, а справа показана плотность электронного заряда, где электронная локализация в междоузлиях видна красным. Предоставлено: Чжао и др.

Исследователи из Северо-Восточного педагогического университета в Китае и Университета Басков в Испании недавно провели исследование, посвященное исследованию сверхпроводящего перехода электродов. Исследователи обнаружили, что индуцированный давлением стабильный Li 6 P, идентифицированный с помощью расчетов структуры роя из первых принципов, может стать сверхпроводником со значительно высокой температурой сверхпроводящего перехода.

«Учитывая широкое потенциальное применение сверхпроводящих материалов, понимание высокотемпературных сверхпроводников является ключевой научной задачей в физике конденсированных сред», — сказали Phys.org два из исследователей, которые проводили исследование, Айтор Бергара и Гочун Янг. Эл. адрес.

Электриды — это ионные соединения, в которых большинство электронов находится в междоузельных областях кристалла и ведет себя как анионы. Благодаря своим структурным особенностям эти соединения обладают интересными физическими свойствами. Например, величина и распределение их промежуточных электронов могут быть эффективно модулированы, либо путем регулирования их химического состава или внешних условий, таких как давление.

В целом, электроды очень плохие сверхпроводники. Например, экспериментально наблюдаемая температура сверхпроводящего перехода канонического электрида [Ca 24 Al 28 O 64 ] 4+ (4e  ) 4 составляет ~ 0,4 К. С другой стороны, в настоящее время хорошо известно, что при высоком давлении щелочные металлы могут легко потерять свои внешние орбитальные электроны и образовать электроды.

«Интересно, что индуцированный давлением литий (Li) электрод является металлическим», — сказали Бергара и Ян. «Кроме того, фосфор (P) обладает умеренной электроотрицательностью, так что они могут захватывать некоторые электроны в Li-P-соединениях, богатых Li, тогда как оставшиеся электроны могут оставаться в промежуточных областях. Таким образом, как мы и предсказывали, эта работа будет можно регулировать морфологию внедренных электронов путем изменения соотношения Li и P и, следовательно, получать соединения с новыми электронными свойствами. Например, согласно нашим расчетам, для электрода Li 6 P температура сверхпроводящего перехода составляет 39,3. K, побив существующий рекорд среди электридов «.

Прогнозирование атомной структуры материалов из первых принципов (основанных только на их составе) является чрезвычайно сложной задачей. Обычно требуется классифицировать огромное количество энергетических минимумов на многомерной энергетической поверхностной решетке. В последние годы исследователи ввели несколько вычислительных методов, которые могут ускорить этот процесс, один из которых называется CALYPSO.

«В нашем исследовании мы использовали программу Калипсо, разработанную Янмингом Ма и его коллегами из Университета Цзилинь , которая реализует алгоритм оптимизации роя частиц для определения предпочтительных кристаллических структур, просто фиксируя отношения Li: P и давление в качестве единственных исходных входных данных, «Бергара и Ян объяснили. «После определения наиболее стабильных структур мы охарактеризовали их физические свойства. Например, мы исследовали их сверхпроводящие свойства в приближении Макмиллана-Аллена-Дайна».

В своем исследовании Бергара, Янг и их коллеги сообщили, что стабильный электрод Li 6 P под действием давления может стать сверхпроводником с прогнозируемой температурой сверхпроводящего перехода 39,3 К; самый высокий предсказанный до сих пор в известных электридах. Они обнаружили, что межузельные электроны соединения, имеющие связанные с гантелями связанные состояния электрида, играют доминирующую роль в этом сверхпроводящем переходе.

«Наш прогноз не только побивает рекорд температуры сверхпроводящего перехода в электродах, но и позволяет лучше понять эти материалы», — сказали Бергара и Ян.

Согласно прогнозам исследователей, другие богатые литием фосфиды, такие как Li 5 P, Li 11 P 2 , Li 1 5P 2 и Li 8 P, также могут быть сверхпроводящими электродами, однако ожидается, что их T c будет ниже. Это недавнее исследование, проведенное Бергара, Янгом и их коллегами, могло бы подготовить почву для дальнейших исследований по исследованию высокотемпературной сверхпроводимости в аналогичных бинарных соединениях.

«Мы считаем, что исследование сверхпроводящих электродов только началось», — сказали Бергара и Ян. «Еще многое предстоит изучить, например, анализ сверхпроводящего механизма в новых электродных соединениях, особенно при высоком давлении . Как мы показали в этой статье, эффективный способ создания таких сверхпроводящих материалов — это исследование металлического электрида». соединения, образующиеся между слабыми электроотрицательными и сильными электроположительными элементами «.

Источник информации: https://phys.org/news/2019-03-pressure-induced-superconducting-transition-electrides.html#jCp

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...