De ontdekking van supergeleiding met hoge Tc in cuprates trekt mensen aan om supergeleiding in nikkelaten te onderzoeken, waarvan de kristalstructuren vergelijkbaar zijn met cupraten. Onlangs, Danfeng Li et al. aan Stanford University publiceerde een artikel in: Natuur , rapportage van de waargenomen supergeleiding in met gaten gedoteerde nikkelaten Nd _0,8 sr _0.2 NiO ₂ . Anders dan cuprates, de moederverbinding NdNiO ₂ behoudt de magnetische orde op lange afstand niet, waarvan werd gedacht dat het verantwoordelijk was voor supergeleiding in koperoxiden. Daarnaast, de grondtoestand van NdNiO ₂ is metaalachtig. Het commentaarartikel In Natuur merkte op dat Li's werk een game changer zou kunnen worden voor ons begrip van supergeleiding in cuprates en cuprate-achtige systemen, misschien leidend tot nieuwe supergeleiders voor hoge temperaturen.

Om het mechanisme van nikkelhoudende supergeleiders te begrijpen, wetenschappers van het Institute of Physics, Chinese Academie van Wetenschappen heeft een zorgvuldige analyse gemaakt van de moederverbinding NdNiO ₂ , inclusief de elektronische bandstructuur, orbitale kenmerken, Fermi-oppervlakken en bandtopologie met behulp van eerste-principeberekeningen en Gutzwiller-variatiemethode. De resultaten laten zien dat de elektronen Fermi-pockets worden bijgedragen door Ni-3d _x2-y2 orbitalen, terwijl gatenzakken bestaan ​​​​uit Nd-5d _3z2-r2 en Nd-5d _xy orbitalen. Door elementaire bandrepresentatie te analyseren in de theorie van de topologische kwantumchemie, de auteurs ontdekten dat een tweebandsmodel kan worden geconstrueerd om alle banden rond Fermi-niveau te reproduceren.

De twee banden zijn afkomstig van twee orbitalen, inclusief één Ni-3d _x2-y2 orbitaal en een s-achtige pseudo-orbitaal gelegen op de leegte van zuurstofatomen. Daarnaast, de auteurs ontdekten dat bandinversie plaatsvindt tussen Ni-3d _xy staten en geleidingsbanden, resulterend in een paar Dirac-punten langs M-A in de Brillouin-zone. In aanvulling, om de correlatie-effecten van Ni 3d-elektronen in overweging te nemen, de auteurs voerden de DFT + Gutzwiller-berekening uit. De resultaten laten zien dat de helft 3d . bezet _x2-y2 orbitaal hebben het kleinste quasideeltjesgewicht (ongeveer 0,12); namelijk, de 3d _x2-y2 bandbreedte na renormalisatie is ongeveer 1/8 van de DFT-resultaten. Anderzijds, de Dirac-punten langs de M-A hoge symmetrielijn komen dichter bij het Fermi-niveau vanwege de renormalisatie van de band. In dit werk berekenden auteurs de elektronische structuur, bespraken topologische eigenschappen en construeerden een tweebandsmodel. Deze resultaten zullen mensen helpen bij de studie van topologie en supergeleiding in nikkelaten.