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科学家通过X射线光谱,找到寻找超导材料新方法

前瞻网    2021-11-08 10:16

 

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镍酸盐是未来超导技术一种有希望的材料。维也纳工业大学的科学家们现在已经成功地解释了其电子结构。

即使经过30多年的研究,高温超导性仍然是材料物理学中未解之谜之一。使某些材料即使在相对较高的温度下仍能无阻力地传导电流的确切机制仍未被完全理解。

两年前,人们发现了一类新的有希望的超导体,即所谓的层状镍酸盐。现在,维也纳大学的一个研究小组通过实验,首次确定了这些新型超导体的重要参数。这意味着,人们第一次有了一个理论模型,可以用来理解这些材料中高温超导的电子机制。

描述此类超导体行为的理论模型已经存在。但问题是,要使用这些模型,人们必须知道某些难以确定的材料参数。

科学家解释:“电荷转移能量起着关键作用。这个值告诉我们,要把一个电子从一个镍原子转移到一个氧原子,你必须向系统添加多少能量。不幸的是,这个值不能直接测量,而理论计算又极其复杂和不精确。”

因此,研究小组的成员开发了一种方法来间接确定这一参数。当用X射线检查材料时,其结果取决于电荷转移能量。他们计算了对这个参数特别敏感的X射线光谱,并将结果与不同的X射线光谱方法的测量结果进行比较。通过这种方式,科学家们确定了适当的数值,而这个数值现在可以用于描述该材料超导性的计算模型中。

有了这个模型,科学家现在可以从根本上解决如何在电子层面上解释该效应的力学问题,如哪些轨道起到了决定性的作用?哪些参数在细节上很重要?科学家可以找出进一步改进这种材料的方法,以便生产出新的镍酸盐,其超导性甚至可以经受更高的温度。

该研究论文题为'Core-Level X-Ray Spectroscopy of Infinite-Layer Nickelate: LDA+DMFT Study',已发表在《物理评论X》期刊上。主要作者为Keisuke Higashi。

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责任编辑: 3976DBC

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